SU1317179A2 - Устройство дл преобразовани тепловой энергии в механическую - Google Patents

Abstract

Изобретение м.б. использовано дл  привода различных стационарных или передвижных объектов за счет солнечной энергии и энергии геотермальных источников. Изобретение позвол ет повысить эффективность путем увеличени  мощности, развиваемой при охлаждении активного элемента. Последний выполнен в виде полого цилиндра (Ц) 1 из материала (М) с термомеханической пам тью кручени . В первом варианте выполнени  устройство имеет аккумул тор механической энергии в виде расположенного в полости Ц 1 коаксиально последнему торсиона (Т) 21, выполненного из упругого М и закрепленного одним, концом на стойке 3, а другим - на заглушке 22 Ц 1. При нагревании Ц 1 происходит закручивание последнего относительно продольной оси. При этом происходит закручивание Т 21. При охлаждении М Ц 1, последний возвращаетс  в исходное состо ние благодар  запасенной в Т 21 энергии, а вал 4 редуктора 5 вращаетс  в обратном направлении, развива  примерно такую же мощность, как и при нагреве Ц 1. Во втором варианте выполнени  на Ц 1 на участке между муфтой 12 и заглущкой 22 закреплен трос, запасованный через неподвижные блоки. К другому концу троса под- вещен противовес,  вл ющийс  аккумул тором механической энергии. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. ч (Л /f // 226 4 /1 Щ/,. gfra T-rh T J-A T-iTrTby-f у у у )|у. / -№со Х) Ni фигЛ

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  преобразовани  тепловой энергии в механическую за счет тепловых деформаций твердых активных элементов из материала с термомеханической пам тью формы и может быть использовано дл  привода различных стационарных или передвижных объектов за счет солнечной энергии, энергии геотермальных источников или тепловых отбросов предпри тий.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности путем увеличени  мощности, развиваемой при охлаждении активных элементов .

На фиг. 1 схематически представлено устройство , выполненное с аккумул тором механической энергии в виде торсиона, разрез; на фиг. 2 - то же, с аккумул тором механической энергии в виде противовеса.

Устройство содержит активный элемент, выполненный в виде полого цилиндра 1 из материала с термомеханической пам тью кручени  относительно его продольной оси, например, из нитинола. Один конец цилиндра 1 прикреплен жестко с помощью винтов 2 к стойке 3, а другой конец соединен с валом 4 потребител  механической энергии, например , редуктора 5, посредством фланца 6. Стойка 3 и редуктор 5 неподвижно укреплены на станине 7.

Дл  интенсификации теплообмена цилиндр 1 снабжен теплообменными ребрами 8, обращенными внутрь полости 9, котора  одним концом с помощью канала 10 и трубопровода 11 соединена с атмосферой, а другим концом - с помощью муфты 12 через отверстие 13 трубопроводами 14-16, оборудованными вентил ми 17 и 18, соединена с источниками 19 тепла и 20 холода. Устройство , изображенное на фиг. 1, имеет аккумул тор механической энергии в виде расположенного в полости цилиндра 1 коакси- ально последнему торсиона 21, выполненного из упругого материала и закрепленного одним концом на стойке 3, а другим - на заглушке 22 цилиндра 1.

В устройстве, представленном на фиг. 2, на цилиндре 1 на участке между муфтой 12 и заглушкой 22 закреплен трос 23, запасо- ванный через неподвижные блоки 24. К другому концу троса 23 подвешен противовес 25,  вл ющийс  аккумул тором механической энергии.

Устройство рабртает следующим образом.

При открывании вентил  17 гор ча  вода , например температуре 95-100°С, от источника 19 тепла по трубопроводам 15 и 14, муфте 12 и отверсти м 13 поступает в полость 9 цилиндра 1, омывает его внутреннюю поверхность, включа  теплообменные ребра 8. При нагревании материала цилиндра 1 и ребер 6 (нитинола) до температуры 95°С происходит обратное мартенситное превращение его кристаллической рещетки, в результате чего про вл етс  эффект тер

0

5

0

5

0

5

0

5

момеханической пам ти. При этом цилиндр 1 закручиваетс  относительно своей продольной оси, а его конец с заглушкой 22 поворачиваетс  на определенный угол, например на 180°. Другой конец цилиндра 1 остаетс  неподвижным, поскольку он винтами 2 закреплен на стойке 3, котора  неподвижно прикреплена к станине 7. Поворот конца цилиндра 1 через фланец 6 передаетс  валу 4 редуктора 5. Кроме того, при этом происходит закручивание торсиона 21. Так как при обратном мартенситном превращении нитинола в нем развиваютс  большие на пр жени , то закручивание цилиндра 1 сопровождаетс  преодолением значительного сопротивлени  редуктора 5 и аккумул тора механической энергии за счет упругой деформации торсиона 21.

Отработанна  остывща  вода по каналу 10 и трубопроводу 11 сбрасываетс  наружу , а вентиль 17 в это врем  закрываетс . После этого открываетс  вентиль 18, и холодна  вода, температура которой например , не выше 20°С, от источника 20 холода по трубам 16 и 14, муфте 12 и отверсти м 13 поступает в полость 9 цилиндра 1, омывает его внутреннюю поверхность с ребрами 8, обеспечива  тем самым интенсивное охлаждение материала цилиндра 1 и ребер 8 (нитинола). При достижении им определенной температуры, например 60°С, происходит пр мое мартенситное преврашение его кристаллической рещетки, снова про вл етс  эффект термомеханической пам ти. Хот  при этом в нитиноле не возникает больших напр жений и поэтому цилиндр 1 сам не может совершить значительной работы, но благодар  запасенной в торсионе 21 энергии цилиндр I возвращаетс  в исходное состо ние , а вал 4 редуктора 5 вращаетс  в обратном направлении, развива  примерно такую же мощность, как и при нагреве цилиндра 1. С возвращением цилиндра 1 в исходное состо ние вентиль 18 закрываетс , а вода из полости 9 через канал 10 и трубопровод 11 сбрасываетс  наружу. Далее цикл повтор етс .

Устройство, представленное на фиг. 2, работает аналогичным образом. Закручивание цилиндра 1 при нагревании сопровождаетс  наматыванием на него троса 23, вращением блоков 24 и подъемом противовеса 25 на определенную высоту, т.е. увеличением его потенциальной энергии. При охлаждении цилиндра 1 противовес 25 опускаетс  в исходное положение, а запасенна  им энерги  используетс  дл  привода во вращение вала 4 редуктора 5 и дл  возвращени  цилиндра 1 в исходное состо ние.

Claims (3)

1. Устройство дл  преобразовани  тепловой энергии в механическую по авт. св. № 1044815, отличающеес  тем, что, с целью

повышени  эффективности путем увеличени  мощности, развиваемой при охлаждении активных элементов, каждый цилиндр снабжен аккумул тором механической энергии. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что аккумул тор выполнен в виде расположенного в полости цилиндра коаксиально последнему торсиона.

3. Устройство по л. 1, отличающеес  тем, что аккумул тор выполнен в виде кинематически св занного с цилиндром противовеса .