SU859677A1 - Heat engine - Google Patents

Heat engine Download PDF

Info

Publication number
SU859677A1
SU859677A1 SU782695881A SU2695881A SU859677A1 SU 859677 A1 SU859677 A1 SU 859677A1 SU 782695881 A SU782695881 A SU 782695881A SU 2695881 A SU2695881 A SU 2695881A SU 859677 A1 SU859677 A1 SU 859677A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
elements
heater
temperature
beryllium
tungsten
Prior art date
Application number
SU782695881A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Павлович Понятов
Ромэн Абдуллаевич Захидов
Геннадий Яковлевич Попов
Юрий Михайлович Сизов
Равиль Абдурахманович Хакимов
Алексей Григорьевич Цициков
Original Assignee
Центральное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Научного Приборостроения Ан Узсср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Центральное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Научного Приборостроения Ан Узсср filed Critical Центральное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Научного Приборостроения Ан Узсср
Priority to SU782695881A priority Critical patent/SU859677A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU859677A1 publication Critical patent/SU859677A1/en

Links

Landscapes

  • Springs (AREA)

Description

(54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ Изобретение относитс  к машино строению и приборостроению, а именно тепловым двигател м, работающим за счет теплового расширени  твердых тел и может быть использовано в качестве исполнительного механизма систем автоматики и телемеханики дл  замены электромагнитных устройств в .неблагопри тных дл  их работы услови х повышенных температур, влажности, агрессивных сред. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  тепловой двигатель, содержагщий нагреватель, холодильник и биметаллические термочувствительные рабочие элементы, установленные на основа НИИ с возможностью периодического перемещени  от нагревател  к холодиль нику и обратно и соединешше с силовым приводным механизмом 1 Однако в указанном устройстве используетс  только температурное расширение материала его рабочих элементов что ограничивает увеличение удельной мощности последних до пре- дельной величины 0,24 кВт/см и не позвол ет уменьшить габариты устройства. Цель изобретени  - увеличение удельной мощности двигател  путем совместного использовани  температурного расширени  и температурного изменени  модул  упругости слоев элементов . Указанна  цель достигаетс  тем, что активный слой последних выполнен из берилли , а пассивный слой - из вольфрама. Такое вьтолнение рабочих элементов позвол ет использовать дл  механической работы не только температурное изменение линейных размеров слоев биметалла, но и температурное изменение упругости этих слоев, что улучшает габаритио-мощностные показатели тепловых двигателей. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого двигател  с двум  термочувствительными элементами и силовым 3& приводным механизмом в исходном поло жении; на фиг. 2 - рабочие диаграммы изгиба и выпр млени  двух термочувст вительных элементов, модули упругости которых при максимальной температуре равны, а при ее понижении у одного из элементов величина модул  упругости сильно измен етс , в то врем  как у другого это изменение незначительно . Тепловой двигатель содержит нагреватель 1 и холодильник 2 из двух пар одинаковых гор чих и холодных теплообменников и два биметаллических термочувствительных рабочих элемента 3, прикрепленных одним концом к основанию 4, а другим - соединенных с силовым приводным кривошипно шатунным механизмом 5, Рабочие элемен ты установлены между нагревателем и холодильником 2 с возможностью периодического перемещени  от нагрева тел  к холодильнику и обратно. Биметаллические рабочие элементы 3 имеют активный 6 и пассивный 7 слои металла с различными коэффициентами линейного расишрени . Активный слой выполнен из берилли , а пассивный - из вольфрама. Двигатель работает следующим образом . При нагревании от контакта с нагре вателем 1 рабочие элементы 3 изгибаютс  te сторону пассивного сло  и привод т в движение кривошипно-шатун5 . В результате такой д ный механизм формаций рабочие элементы отход т от нагревател  и вход т в соприкосновение с холодильником 2, в результате чего они начинают охлаждатьс  и после некоторой задержки, определ емой их теплоемкостью, выпр мл ютс . К этому времени кривошип приводного механизма 5 достигает крайнего верхнего положени  и деформаци  выпр мл ющихс  рабочих элементов так же, как и при изгибе, передаетс  кривошипу механизма 5 согласованно с его вращением.В результате выпр млени  рабочие элемен ты 3 вход т в соприкосновение с нагре вателем 1 и цикл работы двигател  повтор етс . Так как модуль упругости рабочих элементов 3 в процессе охлаждени  уве личиваетс  (в интервале температур 100-600°С от 29,810 кгс/мм до 36,1х х10 кгс/мм,то усилие,развиваемое ими при выпр млении и движении от холодил ника 2 к нагревателю , значительно больше, чем при изгибе, В конечном итоге полезна  работа таких рабочих элементов увеличиваетс  по сравнению с работой элементов, упругость которых при изменении температуры не измен етс  или измен етс  незнг 1ьно , Указанное увеличение поле . i работы по сн етс  графиком (фиг. ,.ia котором представлены сравнительные расчетные диаграммы работы термочувствительных элементов из берилли  и вольфрама и элементов из условного термобиметалла с модулем упругости 29,8 10 кгс/мм, малоизмен емым при изменении температуры, где S мм перемещение концов рабочих элементов, соединенных с приводным механизмом, мм) Q.H - усилие, развиваемое рабо . чими элементами в направлении перемещени  S, и. На обеих диаграммах верхний участок замкнутой кривой характеризует работу, получаемую при выпр млении охлаждаемых рабочих элементов, а нижний - работу , затрачиваемую при изгибе нагреваемых элементов. Площадь ограниченна  замкнутой кривой, характеризует полезную работу цикла теплового двигател . Нижн   диаграмма усилий и перемещений относитс  к рабочим элементам, выполненным из берилли  и вольфрама, а верхн   - к рабочим элементам,выполненным из условного термобиметалла , имеющего модуль упругости 29,8 х10 кгс/мм,не завис щий от температуры . Увеличение удельной мощности при использовании рабочих элементов из берилли  и вольфрама по сравнению с рабочими элементами, изготовленными из материалов, имеющих модуль упругости , не завис щий от температуры,может быть подсчитано по формуле . Wi , ifijLl±-. 0 t, Ч/-, - удельна  мощность рабочегде го элемента из берилли  и вольфрама; 5(/Q удельна  мощность рабочего элемента из материалов с модулем i. упругости,не завис щим от температуры; E.Q - модуль упругости холодного элемента из берилли  и вольфрама;(54) THERMAL MOTOR The invention relates to machine building and instrumentation engineering, namely, heat engines operating due to thermal expansion of solids and can be used as an actuator of automation and telemechanics systems for replacing electromagnetic devices that are inadequate for their operation. x elevated temperatures, humidity, corrosive environments. The closest to the proposed is a heat engine containing a heater, a cooler and bimetallic heat-sensitive working elements installed on the basis of a scientific research institute with the possibility of periodic movement from the heater to the cooler and back and connected to the power drive mechanism 1 However, in this device only thermal expansion of the material its working elements, which limits the increase in the power density of the latter to the limit value of 0.24 kW / cm and does not allow reducing It is the size of the device. The purpose of the invention is to increase the specific power of the engine by sharing temperature expansion and temperature variation of the elastic modulus of the layers of the elements. This goal is achieved by the fact that the active layer of the latter is made of beryllium, and the passive layer is made of tungsten. Such an implementation of the working elements makes it possible to use for mechanical work not only the temperature variation of the linear dimensions of the bimetal layers, but also the temperature change of the elasticity of these layers, which improves the overall dimensions of the heat engines. FIG. 1 shows a schematic of the proposed engine with two temperature-sensitive elements and a power 3 & the drive mechanism in the initial position; in fig. 2 — working diagrams of bending and straightening of two temperature-sensitive elements, whose elastic moduli are equal at maximum temperature, and when it is lowered by one of the elements, the magnitude of the elastic modulus varies greatly, while the other is insignificant. The heat engine contains heater 1 and refrigerator 2 of two pairs of identical hot and cold heat exchangers and two bimetallic heat-sensitive working elements 3 attached at one end to the base 4, and the other connected to a power drive crank by a connecting rod mechanism 5, the working elements are installed between the heater and a cooler 2 with the possibility of periodically moving from heating the bodies to the cooler and back. The bimetallic operating elements 3 have an active 6 and a passive 7 metal layers with different linear discrimination factors. The active layer is made of beryllium and the passive layer is made of tungsten. The engine works as follows. When heated from contact with the heater 1, the working elements 3 flex the te side of the passive layer and drive the crank 5. As a result of this formation formation mechanism, the working elements move away from the heater and come into contact with the cooler 2, as a result of which they begin to cool and, after some delay, determined by their heat capacity, are rectified. By this time, the crank of the drive mechanism 5 reaches the extreme upper position and the deformation of the straightening working elements, as well as during bending, is transmitted to the crank of the mechanism 5 consistently with its rotation. As a result of straightening, the working elements 3 come into contact with the heater 1 and the engine cycle is repeated. Since the elastic modulus of the working elements 3 during the cooling process increases (in the temperature range 100-600 ° C from 29.810 kgf / mm to 36.1x x10 kgf / mm, the force developed by them when straightening and moving from the cooler 2 k heater, much more than bending, Ultimately, the useful work of such work items increases compared with the work of elements whose elasticity does not change or changes when the temperature changes, the indicated increase in field. .ia which presents Wed Significant calculation diagrams for the operation of thermosensitive elements from beryllium and tungsten and elements from conventional thermal bimetal with elastic modulus of 29.8 10 kgf / mm, which is little changeable when the temperature changes, where S mm move the ends of the working elements connected to the drive mechanism, mm) developed by the working elements in the direction of moving S. In both diagrams, the upper part of the closed curve characterizes the work obtained by straightening the cooled working elements, and the lower part the work expended when bending heated elements. The area limited to a closed curve characterizes the useful work of the heat engine cycle. The lower diagram of forces and displacements relates to work elements made of beryllium and tungsten, and the top one - to work elements made of conditional thermo bimetal having an elastic modulus of 29.8 x 10 kgf / mm, not dependent on temperature. The increase in power density when using working elements made of beryllium and tungsten compared to working elements made of materials having a modulus of elasticity that does not depend on temperature can be calculated by the formula. Wi, ifijLl ± -. 0 t, W / -, is the specific power of the working element of beryllium and tungsten; 5 (/ Q is the specific power of the working element made of materials with a modulus of elasticity independent of temperature; E.Q is the modulus of elasticity of a cold element of beryllium and tungsten;

модуль упругости нагретого элемента из берилли и вольфрама, the elastic modulus of the heated element of beryllium and tungsten,

В соответствии с расчетом по приведенной формуле ув1бличение удельной мощности двигател  за счет совместного использовани  температурного расширени  и температурного изменени  модул  упругости слоев элементов составл ет 10,7%.In accordance with the calculation using the above formula, the increase in the specific power of the engine due to the combined use of thermal expansion and temperature variation of the elastic modulus of the layers of the elements is 10.7%.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Тепловой двигатель, содержащий нагреватель, холодильник и биметалличе (кие термочувствительные рабочие элементы, установленные на основанииA heat engine containing a heater, a fridge and a bimetallic (cue temperature sensitive working elements mounted on the base С возможностью периодического перемещени  от нагревател  к холодильнику и обратно и соединенные с силовым приводным механизмом, о т л и ч а ющ и и д   тем, что, с целью увеличени  удельной мощности двигател  путем совместного использовани  температурного расширени  и температурж го изменени  модул  упругости слоев элементов, активный слой последних выполнен из берилли , а пассивный слой - из вольфрама.With the possibility of periodically moving from the heater to the refrigerator and back and connected to the power drive mechanism, so that, in order to increase the specific power of the engine by sharing the thermal expansion and temperature variation of the elastic modulus of the layers of elements The active layer of the latter is made of beryllium, and the passive layer is made of tungsten. Источники информации,Information sources, прин тые во внимание при экспертизе . 1. Патент ФРГ № 1200069,taken into account in the examination. 1. Patent of Germany No. 1200069, кл. 46 е,10, опублик. 1965.cl. 46th, 10, pub. 1965. Риг.чRig.h
SU782695881A 1978-12-13 1978-12-13 Heat engine SU859677A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782695881A SU859677A1 (en) 1978-12-13 1978-12-13 Heat engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782695881A SU859677A1 (en) 1978-12-13 1978-12-13 Heat engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU859677A1 true SU859677A1 (en) 1981-08-30

Family

ID=20798235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782695881A SU859677A1 (en) 1978-12-13 1978-12-13 Heat engine

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU859677A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dillon Jr Coupled thermoplasticity
US4484955A (en) Shape memory material and method of treating same
Gorbet et al. A novel differential shape memory alloy actuator for position control
Iadicola et al. An experimental setup for measuring unstable thermo-mechanical behavior of shape memory alloy wire
US4531988A (en) Thermally actuated devices
SU859677A1 (en) Heat engine
Luo et al. A shape memory alloy actuator using Peltier modules and R-phase transition
WO2008050354A2 (en) A nanopositioner and method to nano position an object thereof
Orlowska et al. Measurement of losses in a Stirling cycle cooler
Matsuoka et al. Gas/liquid phase change actuator for use in extreme temperature environments
JP5098534B2 (en) Thermoacoustic engine
CN107415643A (en) Used heat clamps down on control method with clamping warm device, vehicle from source formula used heat
GB2095338A (en) Thermally operated motor
SU1435861A1 (en) Elastic element
Jardine Calorimetric techniques for the evaluation of thermal efficiencies of shape memory alloys
RU1800102C (en) Drive of vacuum piston pump
Tanaka Shape memory alloy engine
Patel et al. Experimental performance of a single stage superfluid Stirling refrigerator using a small plastic recuperator
SU1222883A1 (en) Thermal engine
SU1620666A1 (en) Heat engine
Jo et al. Design and performance evaluation of extension-type actuators with a displacement amplification mechanism based on chevron beam
Imran et al. THERMOMECHANICAL PERFORMANCE OF HELICAL SHAPE MEMORY ALLOY SPRINGS IMMERSED IN HEATED AND COOLED WATER SYSTEM
JPS60216076A (en) Small-sized, lightweight actuator
JP2006029282A (en) Method of efficiently obtaining dynamic energy from temperature difference between two metal bodies
SU1397616A1 (en) Heat drive