SU1255739A1 - Тепловой двигатель - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к машиностроению и нриборостроению, а именно к устройствам дл  получени  механической энер1 ии, использующим расширение и сокращение твердых термочувствительных элементов, вызываемые изменением темнературы, и может быть использовано дл  привода различных механизмов за счет тепловой энергии солнечного излучени  или тепла выхлопных газов двигателей внутреннего сгорани , газотурбинных установок и других источников гор чего газа.

Цель изобретени  - иовыщение экономичности при использовании гор чего газа дл  нагрева термочувствительных элементов .

На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель , осевой разрез; на фиг. 2 - разрез А-А па . 1.

Двигатель содержит нагреватель , охладитель 2 и полый перфорированный статор 3, включающий многослойный сетчатый цилиндр из свернутой в рулон металлической сетки 4 с гнероховатой цилиндрической внутренней поверхностью 5. Металлическа  сетка 4 соединена с торцовыми крышками 6 и 7 с помощью бандажей 8. Статор 3 имеет лапы 9 дл  закреплени  на месте использовани . В центральной части каждой торцовой крьннки 6 и 7 установлены опорные подшипники 10, Б которых па валу 11 с помощью н)понки 12 с зазором 13 внутри статора 3 размещен ротор 14 с множеством установленных на его цилиндрической поверхности с односторонним тангенциальным относительно ротора 14 нанравлением термочувствительных элементов 13 с термомеханической пам тью формы и знаконеремен- ного изменени  их длины вследствие про влени  при определенной критической температуре эффекта Курдюмова. Ротор 14 установлен с возможностью взаимодействи  с шероховатой внутренней поверхностью 5 статора 3 посредством термочувствительных элементов 15.

Нагреватель 1 выполнен в виде проточного канала 16 теплового газового потока, расположенного в зазоре между статором 3 и ротором 14 по одну сторону от оси вращени  последнего, дл  чего с этой стороны в зоне зазора 13 между статором 3 и ротором 14 на торцовой крышке 6 статора 3 установлен входной 17, а на торцовой крын1- ке 7 статора 3 - выходной 18 патрубки теплового газового потока. Охладитель 2 расположен по другую сторону от оси вращени  ротора 14 в соединенном с вентил ционными отверсти ми сетки 4 статора 3 пространстве в зазоре 13 между статором 3 и ротором 14. Последний вынолнен в 15нде набора сооспо прикрепленных один к другому дисков 19 с равно расположенными по окружности на их периферии силовыми тер

5

0

0

0

5

мочувствительными э.чементами 5 в виде лепестков 20 дугообразной формы с выпуклостью в направлении статора 3 в холодном состо нии и с вогнутостью - в нагретом состо нии. Лепестки 20 выполнены из сплавов никелида титана с различным процентным содержанием легируюншх элементов дл  обеспечени  различной, уменьшающейс  в направлении теплового газового потока от патрубка 17 к патрубку 18, температурой термомеханической пам ти формы и длины лепестков 20 (справа налево, фиг. 1) от 250 до 30°С. Вал 11 соединен с потребителем механической энергии - абразивным кругом 21 дл  сн ти  заусенцев с деталей или дл  заточки инструмента.

В нерабочем состо нии двигатель находитс  в таком иоложении (фиг. 1), что между ротором 14 и внутренней поверхностью 5 статора 3 образован гарантированный зазор J3.

Тепловой двигатель работает следующим образом.

При подаче теплового потока гор чего газа с температурой +280°С во входной патрубок 17 он проходит вдоль ротора 14 по зазору 13 между ним и внутренней поверхностью 5 статора 3, поочередно смыва  термочувствительные холодные лепестки 20 справа налево (фиг. 1). При этом тенловой поток пагревает их, отдава  тепло сначала лепесткам 20 с более высокой критической температурой, а охлажда сь до более низкой температуры, отдает тепло, нагрева  лепестки 20 с более низкой критической температурой их термомеханической пам ти формы и длины.

Нагрев лепестков 20 вызывает в них про вление термомеханической пам ти, т.е. трансформацию на зеркальную форму - выпуклость лепестков 20 резко измен етс  на вогнутость в направлении к стато1)у 3.

Полный цикл работы теплового двигател , который характерен дл  каждого лепестка 20 любого из дисков 19 ротора 14, показан на фиг. 2. В момент срабатывани  каждый лепесток 20 резко выпр мл етс  (проход  среднее положение от выпуклости ,те- нестка 20 до вогнутости его), а длина его при этом в тангенциальном относительно поверхности ротора 14 среднем положении мгновенно увеличиваетс , свободный торец лепестков 20 с генерируемым от тепла усилием (более 30 кгс/мм) упираетс  в niepo- ховатую внутреннюю поверхность 5 статора 3, создает вран1,ающий мо.мент, отталкива  от него ротор 14 и поворачива  на некоторый заданный угол, завис щий от кривизны дуги лепестков 20. При этом лепестки 20 перемещаютс  из зоны действи  пагре- вате.л  1 в зону действи  охладител  2, где они, как вогнутые лопатки насоса, эффективно всасывают за счет вращени  окружающий холодный воздух через отверсти  сетки 4 статора 3 дл  своего охлаждени  и, следовательно, обратной зеркальной трансформации их формы.

При этой трансформации лепестки 20 в среднем выпр мленном состо нии осуществл ют очередное дополнительное отталкивание (с меньшим усилием - до 10 кгс/мм) ротора 14 от внутренней поверхности 5 статора 3, обеспечива  дополнительный враща- ющий момент дл  вращени  ротора 14 (дугова  стрелка, фиг. 2).

Лепестки 20, совершив полный оборот, вновь попадают в зону действи  нагревател  1 и повтор етс  цикл одного оборота ротора 14. Поток гор чего газа, проход  по зазору 13, передает свою тепловую энергию практически всем лепесткам 20 ротора 14, не создава  их лищнего перегрева, снижаюп1его эффективность и КПД, и выходит из патрубка 18 с температурой ниже + 30°С. При прохождении потока гор чего

газа вдоль зазора 13 его утечки вверх через отверсти  сетки 4 статора 3 весьма незначительны ввиду того, что сопротивление отверстий сетки статора 3 значительно больше, че.м сопротивление газовому потоку множества лепестков 20 ротора 14.

Это обусловлено тем, что размеры  чеек .многослойной металлической сетки 4 меньше , чем зазоры между лепестками 20, а также направление скорости теплового газового потока перпендикул рно отверсти м ( чейкам) сетки 4 статора 3, и при малых перепадах давлени  внутри статора 3 и снаружи его составл юща  скорости в перпендикул рном потоку направлении практически отсутствует.

Остановку теплового двигател  осуществл ют путем прекращени  подачи гор чего газа через входной патрубок 17, а регулирование частоты вращени  ротора 14 - изменение.м расхода или изменением температуры гор чего газа на входе в двигатель.

3,

15,20

7.

15,20

А 18

5

ff

9

Е едактор М. Бланар Заказ 4797/34

Составитель Л. Тугарев

Техред И. ВересКорректор А. Зпмокосов

Тираж 447Подписное

ЧВНИИПИ 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

Фиг. 2

Claims (2)

1. ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий нагреватель, охладитель, полый перфорированный статор с торцовыми крышками и шероховатой цилиндрической внутренней поверхностью и ротор с множеством установленных на его цилиндрической поверхности с односторонним тангенциальным относительно ротора направлением термочувствительных элементов с термомеханической памятью формы и знакопеременного изменения их длины, причем ротор размещен с зазором внутри статора с возможностью взаимодействия с последним посредством термочувствительных элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности при использовании горячего газа для нагрева термочувствительных элементов, он снабжен установленными по одну сторону от оси ротора в зоне зазора между статором и ротором на одной торцовой крышке статора входным, а на другой — выходным патрубками теплового газового потока, ротор выполнен в виде набора соосно прикрепленных друг к другу дисков с равномерно расположенными по окружности на их периферии силовыми термочувствительными элементами в виде лепестков дугообразной формы с выпуклостью в направлении статора в холодном состоянии и с вогнутостью — в нагретом состоянии, причем лепестки выполнены из сплавов с различной уменьшающейся в направлении газового потока критической температурой термомеханической памяти формы и длины лепестков, а статор выполнен в виде сетчатого цилиндра.

2. Двигатель по π. 1, отличающийся тем, что сетчатый цилиндр статора выполнен многослойным в виде свернутой в рулон металлической сетки, соединенной с торцовыми крышками с помощью бандажа.

to ю СЛ СП

СО ς©