SU1244374A1 - Устройство дл преобразовани тепловой энергии в механическую - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к энергетике, а именно к устройствам дл  преобразовани  в механическую энергию тепловой энергии источников с небольшой разницей температур , например солнечной энергии, тепловой энергии океана, геотермальной энергии, а также дл  регенерации тепловой энергии, выдел емой в промышленных технологических процессах.

Цель изобретени  - повышение КПД путем увеличени  угла взаимодействи  теплового элемента с роликом и регулировани  нат жени  теплового элемента.

На фиг. 1 представлена кинематическа  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1 с зоной 2 нагрева и зоной 3 охлаждени . На корпусе 1 с возможностью враш.ени  на ос х 4 установлены роликовые блоки 5 в виде двух соосных неподвижно соединенных роликов 6 и 7. Ролик 6 каждого блока 5 охвачен кольцевым тепловым элементом 8 из сплава с термомеханической пам тью укороченной формы элемента 8 в нагретом состо нии. Диаметр каждого последующего охваченного тепловым элементом 8 ролика б в зоне 2 нагрева меньше диаметра предыдущего ролика 6. Другой ролик 7 каждого блока 5 охвачен гибкой нераст жимой кольцевой лентой 9, причем охваченные последней ролики имеют одинаковый диаметр. Роликовые блоки 5 расположены попарно с углом охвата роликов 6 и 7 соответственно тепловым элементом 8 и нераст жимой лентой 9 больше 180°. Отдельно вз тые два соседних ролика 7 с огибающей их нераст жимой лентой 9 образуют ленточно-роликовый механизм типа роле- майт, которому свойственны исключительно низкий коэффициент трени  (около 0,005) и высокий КПД. Устройство снабжено средством регулировани  рассто ни  между роликовыми блоками 5 в виде двух св занных между собой винтами 10 обойм 11 и 12, в каждой из которых при помощи регулируемого фиксатора 13 установлена ось 4 одного из роликовых блоков 5 каждой пары . Обоймы 11 и 12 установлены с возможностью перемещени  относительно друг друга вдоль спаренных линейных направл ющих 14 и 15, выполненных в корпусе 1. Роликовые блоки 5 расположены в зоне 2 нагрева, при этом обернутый вокруг них тепловой элемент 8 находитс  в контакте со средой 16, имеющей температуру Т: выше температуры Тстр.прев. структурного превращени  материала теплового элемента 8. Остальна  часть теплового элемента 8 находитс  в зоне 3 охлаждени  в среде 17, имеющей температуру Tz ниже температуры Тстр. прев.. Дл  направлени  теплового элемента 8 по кольцевой траектории в корпусе 1 в зоне 3 охлаждени  установлены направл ющие ролики 18, а дл  направле0

ни  нераст жимой ленты 9 - направл ющие ролики 19, которые расположены в непосредственной близости от роликовых блоков 5.

Устройство работает следующим образом .

При нагреве участков теплового элемента 8 выше температуры структурного превращени  они про вл ют эффект термомеханической пам ти и, будучи деформированы (раст нуты), стрем тс  прин ть исходное недеформированное состо ние - сжатое. В результате структурного превращени  в участках элемента 8, огибающих нагреваеJ мые ролики 6, возникают значительные восстанавливающие напр жени . Усилие, создаваемое этими участками, передаетс  звень м , с которыми взаимодействует тепловой элемент 8, т. е. роликам 6. В результате взаимодействи  теплового элемента 8 с роли0 ками 6 на каждый из последних действует вращаюп1ий момент, стрем щийс  привести его во вращение. Так как с каждым из роликов 6 жестко соединены ролики 7, взаимодействующие с нераст жимой лентой 9, то усилие, создаваемое нагретыми

5 участками теплового элемента 8, вызывает повышение нат жени  ленты 9. В результате взаимодействи  усили , создаваемого тепловым элементом 8, и усили , создаваемого им в нераст жимой ленте 9, на каждый из роликовых блоков 5 действуют два противоположно направленных момента, стрем щихс  привести указанные блоки 5 во вращение в противоположных направлени х. Так как диаметры роликов 6 различны, эти два момента имеют разную величину, что

 вл етс  причиной возникновени  вращающегос  момента устройства. Роликовые блоки 5 под действием этого момента вращаютс  в направлении, соответствующем перемещению участков теплового элемента 8 от ролика 6, имеющего больший диаметр, к

0 ролику 6, имеющему меньший диаметр. Перемеща сь между роликами б, участки теплового элемента 8 постепенно сжимаютс  (восстанавливают свою форму). Далее восстановившие свою форму участки теплового элемента 8 посредством направл ющих

5 роликов 18 направл ютс  в зону 3 охлаждени  и в результате теплообмена со средой 17 из высокотемпературного структурного состо ни  переход т в низкотемпературное . Участки теплового элемента 8, бу дучи в низкотемпературном состо нии, тер ют упругость и станов тс  легко деформируемыми . При перемещении вдоль зоны 3 охлаждени  под действием усили , создаваемого нагретыми участками того же теплового элемента 8, охлажденные участки

5 постепенно раст гиваютс . Далее рассматриваемые участки теплового элемента 8 выход т из зоны 3 охлаждени  и перенос тс  в зону 2 нагрева, где температура ереды 16 выше температуры Тстр.пр«. , и при набеге на ролик 6 наибольшего диаметра достигают температуры Т„р.„,е. При переме- ш.ении в интервале между роликами б участки теплового элемента 8 взаимодействуют с роликами 6 и постепенно восстанавливают свою форму (сжимаютс ), далее процесс повтор етс  описанным выше образом.

Так как тепловой элемент 8 выполнен в виде кольца, то часть участков теплового элемента 8 непрерывно находитс  в высокотемпературном структурном состо нии и таким образом поддерживает непрерывное вращательное движение звеньев устройства.

С помощью винтов 10 подбираетс  рассто ние между обоймами 11 и 12, в результате чего измен етс  угол охвата роликов 6 тепловым элементом 8 и роликов 7 нераст жимой лентой 9, а следовательно, и длина части теплового элемента 8 (а также ленты 9), простирающейс  между роликовыми блоками 5. Таким образом, измен етс  предельна  относительна  деформаци  теплового элемента 8, величина которой при перемещении во всем интервале между роликами 6 пр мо пропорциональна разнице диаметров роликов 6 и обратно пропорциональна длине части теплового элемента 8, простирающейс  между роликами 6. Фиксаторами 13 устанавливаетс  взаимное распо

0

0

5

ложение каждой пары роликовых блоков 5. Если роликовые блоки 5 зафиксированы в таком положении, что ролики 6 раздел ют простирающуюс  между ними ветвь теплового элемента 8 на отрезки, соотношени  длин которых будут равными соотношени м диаметров соответствующих им роликов 6, то на всех отрезках участки теплового элемента 8 будут сокращатьс  равномерно. Однако така  расстановка роликовых блоков 5 целесообразна лишь в том случае, когда начало восстановлени  формы нагретыми участками теплового элемента 8 совпадает с перемещением этих участков в контакте с роликом 6 наибольшего диаметра. При колебани х температур сред 16 и 17 возможны отклонени  положени  участка элемента 8 с температурой Тстр.прев. от указанного. В таком случае роликовые блоки 5 следует расставл ть таким образом, чтобы начало структурного превращени  (начало восстановлени  формы) участка теплового элемента 8 совпало с перемещением этого участка между роликом б наибольшего диаметра и первым последующим роликом б. Это позвол ет эффективно использовать деформации теплового элемента 8. Наличие множества роликовых блоков 5 уменьшает перераспределение деформаций между участками теплового элемента 8, что значительно сокращает потери механической энергии.

ъ.п

Составитель Л. Тугарев

Редактор В. КовтумТехред И. ВорсеКорректор А. Обручар

Заказ 3796/37Тираж 447Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ, содержащее корпус с зонами нагрева и охлаждения и установленные на корпусе с возможностью вращения на осях роликовые блоки в виде двух соосных неподвижно соединенных роликов, один ролик каждого блока охвачен кольцевым тепловым элементом из сплава с термомеханической памятью, диаметр каждого последующего охваченного тепловым элемен- том ролика в зоне нагрева меньше диаметра предыдущего ролика, другой ролик каждого блока охвачен гибкой нерастяжимой кольцевой лентой, причем охваченные последней ролики имеют одинаковый диаметр, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД путем увеличения угла взаимодействия теплового элемента с роликами и регулирования натяжения теплового элемента, оно снабжено средством регулирования расстояния между роликовыми блоками, последние расположены попарно с углом охвата роликов тепловым элементом и нерастяжимой лентой больше 180°, а средство регулирования расстояния между роликовыми блоками выполнено в виде двух связанных между собой винтами обойм, в каждой из которых при помощи дополнительно установленного регулируемого фиксатора установлена ось одного из роликовых блоков каждой пары, и обоймы установлены с возможностью перемещения относительно друг друга вдоль спаренных линейных направляющих, выполненных в корпусе.

   фигМ