Тепловой двигатель
Иллюстрации
Реферат
б
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 Е 03 G 7 06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ)
И A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3856437/25-06 (22) 5.02.85 (46) 07.09.86. Бюл. № 33 (71) Всссок)зный проектно-технологический институт энергетического машиностроения (72) 10. Г. Ермаков и Л. В. Власова (53) 621.486 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 969956, кл. F 03 G 7/02, 1982.
Авторское свидетельство СССР № !134775. кл. F 03 G 7/06, 1983. (54) (57) 1. тЕПЛОВОЛ дВИГАтЕЛЬ, содержащий нагреватель, охладитель, полый перфорированный статор с торцовыхIH крышками и шероховатой цилиндрической внутренней поверхностью и ротор с множеством установленных на его цилиндрической t оверхности 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 эконо„„SU„„1255739 А1 мичности 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 п. l. отличающийся тем, что сетчатый цилиндр статора выполнен многослойным в виде свернутой в рулон металлической сетки. соединенной с торцовыми крышками с помощью бандажа.
1255739
Изобретение относится к машиностроению и приборостроению, а именно к устройствам для получения механической энергии, использующим расширение и сокращение твердых термочувствительных элементов, вызываемые изменением температуры, и
voæåò быть использовано для привода различных механизмов за счет тепловой энергии солнечного излучения или тепла выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных установок и дрч Нх источников горячего газа.
Цель изобретения повышение экономичности при использовании горячего газа для нагрева термочувствительных элементов.
На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель, осевой разрез; на фиг. 2 - разрез
A-А на фиг. 1.
Двигатель содержит нагреватель 1, охладитель 2 и полый перфорированный сгатор 3, включающий многослойный сетчатый цилиндр из свернутой в рулон металлической сетки 4 с шероховатой цилиндрической внутренней поверхностью 5. Металлическая сетка 4 соединена с торцовыми крышками 6 и 7 с помощью бандажей 8. Статор 3 имеет лапы 9 для закрепления II
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 вращения последнего, для 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 крышке 7 статора 3 — выходной 18 1атрубки теплового газового 1отока. Охладитель 2 расположен по другую сторону от оси вращения ротора 14 в соединенном с вешгиляционными отверстиями сетки 4 статора 3 пространстве в зазоре 13 между статopoM 3 и ротором !4. Последний выполнен в виде набора соосно прикреil.lcIIHh!x один к другому дисков 9 с равно DHclloëoæåilíûìkI I o окружности IIB их пери1)1ерп11 силовыми термочувствительными элементами 15 в виде лепестков 20 дугообразной формы с выпукÄIucI.I Io в направлении статора 3 в холодном состоянии и с вогнутостью — в нагретом со тоя1ни. Лепестки 20 выполнены из сплавов никелида титана с различным процентным содержанием легирующих элементов для обеспечения различной, уменьшающейся в направлении теплового газового потока о». патрубка 17 к патрубку 18, температурой термомеханической памяти формы и длины легестков 20 (справа налево, фиг. 1) от 250 до 30 C. Вал 11 соединен с !:oòðåáèòåëåì механической энергии — абразивным кругом 21 для снятия заусенцев с деталей или для заточки инструмента.
В нерабочем состоянии двигатель находится в таком положении (фиг. 1), что межд ротором 14 и внутренней поверхностью 5 статора 3 образован гарантированный за2О зор 13.
Тепловой двигатель работает следующим образом.
При подаче теплового потока горячего газа с температурой + 280 C во входной пат р оок 17 он проходит вдоль ротора 14 по зазору 13 между ним и внутренней поверхностью 5 статора 3, поочередно смывая терм очувствител ьные холодные лепестки 20 справа налево (фиг. 1). При этом тепловой поток нагревает их, отдавая тепло сначала зо лепесткам 20 с более высокой критической температурой, а охлаждаясь ;Io HH3кой температуры, отдает тепло, нагревая лепестки 20 с более низкой критической температурой их термомеханической памяти формы и длины.
Нагрев лепестков 20 вызывает в них Ilpoявление термомеханической памяти, т.с. трансформацию на зеркальную форму выпуклость лепестков 20 резко изменяется на вогнутость в направлении к статору 3.
Полный цикл работы теплового двига,еля, который характерен для каждого лепестка 20 любого из дисков 19 ротора 14,показан на фиг 2. В момент срабатывания каждый лепесток 20 резко выпрямляется (про4,- ходя среднее положение от выпуклости,!епестка 20 до вогнутости его), а длина его при этом в тангенциальном относительно поверхности ротора 14 среднем положении мгновенно увеличивается, свободный торец лепестков 20 с генерируемым от тепла усилием (более 30 кгс/мм ) упирается в шероховатую внутреннюю поверхность 5 статора 3, создает вращающий момент, отталкивая от него ротор 14 и поворачивая на некоторый заданный угол, зависящий от кривизны дуги лепестков 20. При этом лепестки 20 перемещаются из зоны действия нагревателя 1 в зону действия охладителя 2, где они, как вогнутые лопатки насоса, эффектив1255739
Составитель 1. Тугарев
Техред И. Верее Корректор А. Зимокосов
Тираж 447 Подписное
-ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугвская наб., д. 4i5
Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород. ул. Проектная, 4
Редактор М. Бланар
Заказ 4797/34 но всасывают за счет вращения окружающий холодный воздух через отверстия сетки 4 статора 3 для своего охлаждения и, следовательно, обратной зеркальной трансформации их формы.
При этой трансформации лепестки 20 в среднем выпрямленном состоянии осуществляют очередное дополнительное отталкивание (с меньшим усилием — до 10 кгс/мм ) ротора 14 от внутренней поверхности 5 статора 3, обеспечивая дополнительный вращающий момент для вращения ротора 14 (дугова я стрел ка, фи г. 2) .
Лепестки 20, совершив полный оборот, вновь попадают в зону действия нагревателя 1 и повторяется цикл одного оборота ротора !4. Поток горячего газа, проходя по зазору 13, передает свою тепловую энергию практически всем лепесткам 20 ротора 14, не создавая их лишнего перегрева, снижающего эффективность и КПД, и выходит из патрубка 18 с температурой ниже
+30 С. При прохождении потока горячего газа вдоль зазора 13 его утечки вверх через отверстия сетки 4 статора 3 весьма незначительны ввиду того, что сопротивление отверстий сетки статора 3 значительно больше, чем сопротивление газовому потоку множества лепестков 20 ротора 14.
Это обусловлено тем, что размеры ячеек многослойной металлической сетки 4 меньше, чем зазоры между лепестками 20, а также направление скорости теплового газового потока перпендикулярно отверстиям (ячейкам) сетки 4 статора 3, и при малых перепадах давления внутри статора 3 и снаружи его составляющая скорости в перпендикулярном потоку направлении практически отсутствует.
Остановку теплового двигателя осуществляют путем прекращения подачи горячего газа через входной патрубок 17, а регулирование частоты вращения ротора 14— изменением расхода или изменением температуры горячего газа на входе в двигатель.