Тепловой двигатель

Тепловой двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскин

Социалистических

Республик

O Il N C A Н И Е ÄÄ859677

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 13,12.78 (21) 2695881/25 06 с присоединением заявки ЭЙ (26) Приоритет

Опубликовано 30.08.81. Бюллетень J6 32

Дата опублнковання описания 31,08 .81 (5I)М. Кл.

F 03 G 7/06

3Ъоударотеенный комитет

СССР по делен изабретений и открытий (5З) АЗЛК 621.486 (088.8) В. П. Понятов, P. А. Захидов, Г, Я, Попов,, N. И. Сизов, P. А. Хакимов и А. Г. Цицтрсов

»

Центральное проектно-конструкторское и технологичесКое бюро научного приборостроения AH Узбекской CCP (72) Авторы изобретения (71 ) Заявитель (54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к машино строению и приборостроению, а именно к тепловым двигателям, работающим за счет теплового расширения твердых тел, и может быть использовано в качестве исполнительного механизма систем автоматики и телемеханики для замены электромагнитных устройств в неблагоприятных для их работы условиях повышенных температур, влажности, агрессивных сред. та

Наиболее близким к предлагаемому является тепловой двигатель, содержа-. щий нагреватель, холодильник и биметаллические термочувствительные рабочие элементы, установленные на основа- нии с возможностью периодического перемещения от нагревателя к холодильнику и обратно и соединенные с силовым приводным механизмом (11

Однако в указанном устроистве ис20 пользуется только температурное расширение материала его рабочих элементов, что ограничивает увеличение удельной мощности последних до предельной величины 0,24 кВт/см и не позволяет уменьшить габариты устройства.

Цель изобретения — увеличение удельной мощности двигателя путем совместного использования температурного расширения и температурного изменения модуля упругости слоев элементов.

Указанная цель достигается тем, что активный слой последних выполнен из бериллия, а пассивный слой - из вольфрама.

Такое выполнение рабочих элементов позволяет использовать для получения механической работы не только температурное изменение линейных размеров слоев биметалла, но и температурное изменение упругости этих слоев, что улучшает габаритно-мощностные показатели тепловых двигателей.

На фиг. l представлена схема предлагаемого двигателя с двумя термочувствительными элементами и силовым

659677

55 приводным механизмом в исходном положении; на фиг. 2 — рабочие диаграммы изгиба и выпрямления двух термочувствительных элементов, модули упругости которых при максимальной температуре равны, а при ее понижении у одного

5 из элементов величина модуля упругости сильно изменяется, в то время как у другого это изменение незначительно.

Тепловой двигатель содержит нагреватель 1 и холодильник 2 иэ двух пар одинаковых горячих и холодных теплообменников и два биметаллических термочувствительных рабочих элемента 3, прикрепленных одним концом к основанию 4, а другим — соединенных с силовым приводным кривошипношатунным механизмом 5, Рабочие элементы установлены между нагревателем

1 и холодильником 2 с возможностью периодического перемещения от нагревателя к холодильнику и обратно ° Биметаллические рабочие элементы 3 имеют активный б и пассивный 7 слои метал25 ла с различными коэффициентами линейного расширения, Активный слой выполнен из бериллия, а пассивный — из вольфрама, Двигатель работает следующим образом.

При нагревании от контакта с нагревателем 1 рабочие элементы 3 изгибаются в сторону пассивного слоя и приводят в движение кривошипно-шатунный механизм 5. В результате такой де-В5 формации рабочие элементы отходят от нагревателя и входят в соприкосновение с холодильником 2, в результате чего они начинают охлаждаться и после некоторой задержки, оПределяемой их 40 теплоемкостью, выпрямляются. К этому времени кривошип приводного механизма 5 достигает крайнего верхнего положения и деформация выпрямляющихся рабочих элементов так же, как и при изгибе, передается кривошипу механизма 5 согласованно с его вращением.В результате выпрямления рабочие элементы 3 входят в соприкосновение с нагревателем 1 и цикл работы двигателя 50 повторяется.

Так как модуль упругости рабочих элементов 3 в процессе охлаждения увеличивается (в интервале температур

100-600 С от 29,8 10 кгс/мм до 36,1» х10 кгс/мм),то усилие, развиваемое ими

Ь 1 при выпрямлении и движении от холодильника 2 к нагревателю 1, значительно

4 больше, чем при изгибе, .В конечном итоге полезная работа таких рабочих элементов увеличивается по сравнению с работой элементов, упругость которых при изменении температуры не изменяется или изменяется незнс Ib» но, Указанное увеличение поле . работы поясняется графиком (фиг. .а котором представлены сравнительные расчетные диаграммы работы термочувствителъных элементов из бериллия и вольфрама и элементов иэ условного термобиметалла с модулем упругости

29,8 10 кгс/мм, малоизменяемым при

Ъ изменении температуры, где S ищ - перемещение концов рабочих элементов, соединенных с приводным механизмом, мм;

Ям — усилие, развиваемое рабо. чими элементами в направлении перемещения S н.

На обеих диаграммах верхний участок замкнутой кривой характеризует работу, получаемую при выпрямлении охлаждаемых рабочих элементов, а нижний — работу, затрачиваемую при изгибе нагреваемых элементов, Площадь ограниченная замкнутой кривой, характеризует полезную работу цикла теплового двигателя.

Нижняя диаграмма усилий и перемещений относится к рабочим элементам, выполненным из бериллия и вольфрама, а верхняя — к рабочим элементам,выполненным из условного термобиметалла, имеющего модуль упругости 29,8» х10 кгс/мм,не зависящий от темпера6 туры, Увеличение удельной мощности при использовании рабочих элементов из бериллия и вольфрама по сравнению с рабочими элементами, изготовленными из материалов, имеющих модуль упругости, не зависящий от температуры,может быть подсчитано по формуле .% «а

+Е4

1 0 где % — удельная мощность рабоче1

ro элемента из бериллия и вольфрама;

Фо — удельная мощность рабочего элемента из материалов с модулем упругости,не зависящим от температуры; 0 — модуль упругости холодного элемента из бериллия и вольфра а

5 3596 E модуль упругости нагретого элемента иэ бериллия и вольфрама.

В соответствии с расчетом по приведенной формуле увеличение удельной мощности двигателя sa счет совместного использования температурного расширения и температурного изменения модуля упругости слоев элементов составляет 10,7Х, 10

Формула изобретения

Тепловой двигатель, содер щи жа и нагреватель, холодильник и биметаллические термочувствительные рабочие 15 элементы, установленные на основании

6 с воэможностью периодического перемещения от нагревателя к холодильнику и обратно и соединенные с силовым приводным механизмом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения удельной мощности двигателя путем совместного использования тем-. пературного расширения и температур к го изменения модуля упругости слоев элементов, активный слой последних выполнен из бериллия, а пассивный слой — из вольфрама.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р- 1200069, кл. 46 е,10, опублик. 1965.

859677

Составитель Л. Тугарев

Редактор Т. Иермелштайн Техред Л, Пекарь Корректор N. Демчик

Заказ 7507/54 Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва 6-35 Рарпская иаб. л, 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4