Тепловой двигатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК а) Г 03 6 7 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ СЬ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(54) (57) 1; ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий рабочие элементы из материалас термомехайической памятью, прижатыек горячим и холодным дуговым контактамтеплообменников и соединенные с валом отбора мощности, отличающийся тем, что,с целью повышения удельной мощностиКПД путем интенсификации процесса тепЯО 1057706 А лообмена, рабочие элементы выполнены в виде тепловых труб, заполненных капиллярным материалом, пропитанным жидким теплоносителем, установленных вдоль образующих двух цилиндров, расположенных один относительно другого под тупым углом с возможностью вращения вокруг своих осей, а термомеханическая память рабочих элементов выражена в их максимальном изгибе при расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров и в минимальном их изгибе при расположейии на внешней стороне этого угла.2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что горячий и холодный контакты соединены соответственно с горячим и холодным теплообменниками дополнительно установленными тепловыми трубами.1057706 1 О 15 35 40 45 50 1Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, в которых для получения механической энергии используются тепловые деформации рабочих элементов из бинарных сплавов с термомеханической памятью формы, например из сплава титан в нике.Известен тепловой двигатель, содержащий рабочие элементы из материала с термомеханической памятью, соединенные с валом отбора мощности, и теплообменник 1. Недостатками данного двигателя являются переменное направление вращения вала отбора мощности и низкая удельная мощность, обусловленная отсутствием развитых поверхностей теплообмена и низкой величиной теплового потока, передаваемого теплоносителями рабочему элементу в условиях, когда агрегатное состояние теплоносителя не изменяется. Наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому является тепловой двигатель, содержащий рабочие элементы из материала с термомеханической памятью, прижатые к горячим и холодным дуговым контактам теплообменников и соединенные с валом отбора мощности, В указанном двигателе обеспечено однонаправленное вращение вала отбора мощности за счет взаимодействия рабочих элементов с неподвижным кулачком 12.Однако удельная мощность известного двигателя низка по тем же причинам, что и у первого двигателя.Цель изобретения - повышение удельной мощности и КПД.Указанная цель достигается тем, что в тепловом двигателе, содержащем рабочие элементы из материала с термомехайической памятью, прижатые к горячим и холодным дуговым контактам теплообмен ников и соединенные с валом отбора мощности, рабочие элементы выполнены в виде тепловых труб, заполненных капиллярным материалом, пропитанным жидким теплоносителем, установленных вдоль образующих двух цилиндров, расположенных один относительно другого под тупым углом с возможностью вращения вокруг своих осей, а термомеханическая память рабочих элементов выражена в их максимальном изгибе при расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров и в минимальном их изгибе при расположении на внешней стороне этого угла. 20 25 30 нии, а выполнение последних в виде тепловых труб и установка дополнительных тепловых труб позволяет резко интенсифицировать процесс теплообмена и за счет этого повысить удельную мощность двигателя. На фиг. 1 изображен предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг, 2 вид по стрелке А на фиг. 1 на дуговые контакты, по которым скользят торцы рабочих элементов; .на фиг. 3 - разрез Б - Б на фиг. 1 с видом на рабочие элементы в разных фазах их тепловых деформаций.Двигатель содержит рабочие элементы 1 выполненные в виде тепловых труб из материала с термомеханической памятью, например из сплава титана и никеля (54 - 56% никеля, остальное титан), заполненных капиллярным материалом 2, пропитанным жидким теплоносителем, Рабочие элементы 1 установлены в продольных пазах на стенках цилиндров 3 и 4, которые, в свою очередь, установлены в подшипниках 5, оси которых образуют тупой угол. Рабочие элементы 1 прижаты своими торцами к горячим и холодным дуговым контактам 6 и 7 теплообменников, а противоположными концами соединены через цилиндр 3 с валом 8 отбора мощности. Для уменьшения тепловых потерь рабочие элементы 1 снаружи могут быть покрыты гибким теплоизолирующим материалом.Термомеханическая память рабочих элементов 1 выражена в их максимальном изгибе при расположении на внутренней стороне тупого угла между образующими цилиндров (верхнее положение рабочих элементов на фиг. 1 и 3) и в минимальном их изгибе при расположении на внешней стороне этого угла (нижнее положение рабочих элементов на фиг. 1 и 3). Дуговые контакты 6 и 7 представляют собой концы дополнительно установленных тепловых труб 9 и 10, которыми эти контакты соединены соответственйо с горячим и холодным теплообменниками 11 и 12.Тепловой двигатель работает следующим образом.В результате взаимодействия с горячим дуговым контактом 6 рабочих элементов 1 проявляется эффект термомеханической памяти последних и они изгибаются, приводя во вращение цилиндры 3 и 4 в направлении, указанном на чертеже стрелкой.Кроме того, горячий и холодный контакты соединены соответственно с горячим и холодным теплообменниками дополнительно установленными тепловыми трубами.При таком выполнении двигателя обеспечивается однонаправленное вращение цилиндров за счет изгиба и выпрямления рабочих элементов при их нагреве и охлаждеРабочие элементы 1 вращаются вместе с цилиндрами 3 и 4, скользя своими торцами по дуговым контактам 6 и 7. Максимальный изгиб рабочих элементов 1 достигается при их расположении на внутренней сторойе тупого угла между образующими цилиндров 3 и 4, т, е, при верхнем положении рабочих элементов (фиг.1057706 Составитель Л. Тугарев Редактор М. Рачкулинец Техред И. Верее Корректор А. Ференц Заказ 9548/39 Тираж 501 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4и 3). При дальнейшем вращении рабочие элементы 1 начинают взаимодействовать с холодным угловым контактом 7 и, охлаждаясь в результате проявления эффекта термомеханической памяти, выпрямляются, развивая на цилиндрах 3 и 4 окружное усилие в направлении их вращения. Минимальный угол изгиба рабочих элементов 1 достигается при их расположении на внешней стороне тупого угла между образующими цилиндров 3 и 4, т. е. при 10 нижнем . положении рабочих элементов (фиг. 1 и 3), Далее цикл работы двигателя повторяется. В результате деформации в разных направлениях одновременно двух групп рабочих элементов 1 создается ста 15 бильный по величине крутящий момент на валу двигателя.Введение тепловых труб в конструкцию предлагаемого двигателя позволяет передавать к его рабочим элементам сконцентрированный поток тепловой энергии от теплообменников с большой поверхностью, что обеспечивает компактность двигателя и увеличение его удельной мощности и КПД. Кроме того, предлагаемый двигатель обеспечивает однонаправленное вращение вала отбора мощности и может работать от любых источников тепла, в том числе с использованием небольшой естественной разницы температур или промышленных тепловых отходов.