SU1222882A1 - Тепловой двигатель - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к устройствам преобразовани  тепловой энергии в механическую с твердым рабочим теплом из сплава с термомеханической пам тью формы, и может найти применение дл  привода различных потребителей механической энергии.

Цель изобретени  - более полное использование деформации тепловых элементов и повышение устойчивости работы путем устранени  возможности взаимного са- мопроизвольного поворота барабанов двигател .

На фиг. 1 изображен предлагаемый двигатель, пространственна  схема; на фиг. 2 - то же, вид вдоль оси на один р д тепловых элементов.

Двигатель содержит корпус 1, в котором эксцентрично один относительно другого установлены с возможностью вращени  два станкообразных барабана - внутренний 2 и наружный 3. Диаметр внутреннего бара- бана 2 меньше диаметра наружного барабана 3. Барабан 2 вставлен в барабан 3 таким образом, что открытый торец первого направлен в сторону последнего. Барабаны 2 и 3 соединены между собой посредством шарниров 4 тепловыми эле- ментами 5 в виде цилиндрических спиралей из материала с термомеханической пам тью, например из титано-никелево- го сплава, равнорасположенных по окружности . Термомеханическа  пам ть формы элементов 5 выражена в их сжатии при нагреве . Элементы 5 расположены между барабанами 2 и 3 в несколько р дов в плоскост х , перпендикул рных ос м барабанов 2 и 3. К корпусу 1 прикреплена емкость 6 дл  пропускани  через нее гор чей среды 7 с температурой выше температуры структурного превращени  элементов 5. Часть элементов 5, наход щихс  на участке уменьшени  рассто ни  между барабанами 2 и 3, погружена в гор чую среду 7. Двигатель снабжен соедин ющей барабаны 2 и 3 передачей, выполненной в виде двух, расположенных внутри полости, образованной барабанами 2 и 3, идентичных колес 8 и 9, каждое из которых соосно прикреплено соответственно к барабанам 2 и 3, и промежуточного зубчатого колеса 10, введенного в зацепление с каждым из зубчатых колес 8 и 9 барабанов 2 и 3.

Двигатель работает следующим образом. При вращении наружного барабана 3 по часовой стрелке посредством зубчатых ко- лес 8-10 во вращение в том же направлении и с той же угловой скоростью приводитс  внутренний барабан 2. В результате вращени  барабанов 2 и 3 тепловые элементы 5 перенос тс  по кольцевой траектории. Часть тепловых элементов при этом находитс  в емкости б с гор чей средой 7 и нагреваетс  в ней, а друга  часть находитс  вне емкости 6 и охлаж

5 0

o 5

0

5

5

даетс  в потоке воздуха. Нагревающиес  тепловые элементы 5 при достижении температуры структурного превращени  про вл ют эффект термомеханической пам ти, т. е. они стрем тс  прин ть заданную форму (сжатьс ), и при этом развивают значительное восстанавливающее усилие, которое передаетс  барабанам 2 и 3. Это усилие создает два противоположно направленных момента , действующих на внутренний 2 и наружный 3 барабаны, при этом момент, действующий на барабан 3, больше момента, действующего на барабан 2. Разница моментов , действующих на барабаны 2 и 3, создает вращающий момент, который приводит барабаны 2 и 3 во вращение в направлении большего по величине момента. В случае взаимного расположени  барабанов , изображенном на фиг. 1 и 2, барабаны 2 и 3 вращаютс  по часовой стрелке. Вследствие вращени  барабанов 2 и 3 нагревающиес  тепловые элементы 5 постепенно сжимаютс  и при выходе из емкости 6 полностью восстанавливают свою форму, а в это врем  охлаждающиес  тепловые элементы 5 постепенно раст гиваютс  и при входе в емкость 6 принимают наиболее раст нутое положение. Таким образом, в течение одного оборота барабанов 2 и 3 образуетс  замкнутый рабочий цикл теплового элемента 5, включающий нагрев и охлаждение с одновременным сжатием и раст жением теплового элемента 5, сопровождаемые соответствующими структурными изменени ми последнего. Так как тепловые элементы 5 расположены равномерно по окружности в несколько р дов, то все врем  часть тепловых элементов 5 находитс  в высокотемпературном состо нии и развивает восстанавливающие усили , при этом рабочие циклы тепловых элементов 5 сдвинуты по времени один относительно другого, что обеспечивает непрерывное вращательное движение барабанов 2 и 3.

Дл  совмещени  перехода тепловых элементов 5 из одной фазы деформации в другую с временем структурного превращени  элементов 5 с учетом инерционности теплообменного процесса измен ют угол ц взаимного смещени  барабанов 2 и 3 путем вывода зубчатых колес 8-10 из зацеплени  и, ввода их в зацеплении в новом положении. Без такой регулировки в случае ниже линии, св зывающей центры барабанов, происходит сжатие тепловых элементов, а выше этой линии происходит их раст жение, т. е. изменение знака деформации происходит в положени х 11 и 12 (фиг. 2), и врем  структурного превращени  элемента 5 не совпадает с временем изменени  знака его д формации. При смещении барабанов 2 и 3 на угол ф (фиг. 2) в соответствующем направлении происходит смещение перехода тепловых элементов 5 из

одной деформации в другую, и сжатие тепловых элементов 5 происходит при их перемещении из положени  13 в положение 14, а раст жение - при перемещении из положени  14 в положение 13. Это позвол ет замедлить во времени момент перехода из одной деформации в другую и таким образом совместить этот переход с временем структурного превращени  теплового элемента 5. Дл  согласовани  интенсивности теплообменного процесса при нагреве элементов 5 в гор чей среде 7 и при охлаждении их в окружающем воздухе измен ют положение верхнего уровн  среды 7 в емкости 6, характеризующеес  высотой h (фиг. 2).

фиг. 2

Claims (1)

1. ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, в котором эксцентрично один относительно другого установлены с возможностью вращения два стаканообраз ных барабана, шарнирно соединенные между собой тепловыми элементами в виде спиралей из материала с термомеханической памятью, расположенными между барабанами в несколько рядов, отличающийся тем, что, с целью более полного использования деформаций тепловых элементов и повышения устойчивости работы путем устранения возможности взаимного самопроизвольного поворота барабанов, он снабжен соединяющей барабаны передачей, выполненной в виде двух идентичных зубчатых колес, каждое из которых соосно прикреплено к одному из барабанов, и промежуточного зубчатого колеса, введенного в зацепление с каждым из зубчатых колес барабанов.

   фиг 1

   ND ND ND QO ОО ND