Тепловой двигатель ермакова-канера

Е 9) 8 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 Ш Г 03 6702 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ БРЕТЕНИЯ СА ВТОЕС У СВИДЕТЕЛЬСТВУ конструкции, термочувствительные элементы выполнены в виде множества установленных по всей цилиндрической поверхности ротора с односторонним тангенциальным относительно ротора наклоном проволок, термомеханическая память которых выражена в изменении их длины, а статор выполнен в виде прозрачного для теплового излучения полого перфорированного цилиндра с шероховатой внутренней поверхностью, причем в отверстиях перфорации, обращенных к нагревателю, установлены линзы,2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что термочувствительные элементы выполнены из сплава, термомеханическая память которого выражена в знакоперемен-ном изменении их длины. юл. 2ов и В, Ф. Канер)свидетельство СССР3 б 7/06, 1982.видетельство СССР3 б 7/02, 1982,ДВИГАТЕЛЬ ЕРМА одержащий щие между ельных элеческой панзовым кондитель, от- упрощения и двигатель, с заимодействую м термочувствитс термомехани греватель с ли чения и охла что, с целью 7 Ы(57) 1. Теплово статор и ротор, в собой посредство ментов из сплава мятью формы, на центратором излу личающийся тем,1134775 Д1134775 45 50 55 Изобретение относится к машино- и приборостроению, а именно, к устройствам для получения механической энергии, использующим расширение или сокращение тел, вызываемые изменением температуры, и может быть использовано для привода различных механизмов за счет энергии солнечного излучения.Известен тепловой двигатель, содержаший статор и ротор, взаимодействуюшие между собой посредством термочувствительного элемента из сплава с термомеханической памятью формы и подвижный солнцезашитный экран 1.Недостатками этого двигателя являются сложность его конструкции, обусловленная наличием дополнительного механизма для преобразования возвратно-поступательного перемещения термочувствительного элемента во вращение ротора и солнцезащитного экрана, соединенного с этим механизмом системой рычагов, а также недостаточная мощность, обусловленная использованием для работы двигателя несконцентрированного излучения, наличием единственного термочувствительного элемента и совмещением в пространстве зон его нагрева и охлаждения.Наиболее близким к предлагаемому является тепловой двигатель, содержаший статор и ротор, взаимодействующие между собой посредством силовых термочувствительных элементов из сплава с термомеханической памятью формы, нагреватель с линзовым концентратором излучения и охладитель 2,Этот тепловой двигатель по сравнению с другими более приспособлен к использованию солнечной энергии, однако сложность конструкции механизма преобразования поступательного перемещения термочувствительных элементов во вращение ротора снижает его надежность и повышает стоимость изготовления и эксплуатационные расходы. Цель изобретения - упрощение конструкции.Указанная цель достигается тем, что в тепловом двигателе, содержашем статор и ротор, взаимодействующие между собой посредством силовых термочувствительных элементов из сплава с термомеханической памятью формы, нагреватель с линзовым концентратором излучения и охладитель, термочувствительные элементы выполнены в виде множества установленных по всей цилиндрической поверхности ротора с одно сторонним тангенциальным относительно ротора направлением проволок, термомеханическая память которых выражена в изменении их длины, а статор выполнен в виде прозрачного для теплового излучения полого перфорированного цилиндра с шероховатой внутренней поверхностью, причем в от 5 О 15 20 25 ЗО 35 40 2верстиях перфорации, обрашенных к нагревателю, установлены линзы.Кроме того, термочувствительные элементы выполнены из нлава, термомеханическая память которого выражена в знакопеременном изменении их длины.Такое техническое решение обеспечивает надеж ну ю работу одновремен но многих термочувствительных элементов как при нагреве, так и при охлаждении, и при этом содержит минимальное количество простейших конструктивных элементов.На фиг. 1 представлен двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез Л - А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 2. (зона взаимодействия элементов ротора и статора двигателя),Двигатель содержит статор 1, выполненный в виде прозрачного для теплового излучения полого перфорированного цилиндра с шероховатой внутренней поверхностью 2. В отверстиях 3 перфорации статора 1, обращенных к нагревателю (источнику излучения Я) установлены линзы 4, Остальные отверстия 3, открытые для доступа воздуха из окружающей среды, образуют охладитель, Полый цилиндр статора 1 выполнен; например, из стекла или прозрачной пластмассы и снабжен крышками 5, выполненными в виде подшипников скольжения, а также фланцем 6 для закрепления на месте применения. Внутри статора 1 установлен ротор 7, взаимодействующий со статором 1 посредством силовых термочувствительных элементов 8 из сплава с термомеханической памятью формы. Термочувствительные элементы 8 выполнены в виде множества установленных по всей цилиндрической поверхности ротора 7 с односторонним тангенциальным относительно ротора 7 направлением проволок из сплава, термомеханическая память которого выражена в знакопеременном изменении их длины, например из сплава Мп - 15/ц М 1 (по массе). При этом длина проволочных элементов 8 при температуре ниже + 1,10 С номинальная, при + 120 С их длина на 5 - 10/с больше номинальной, а при температуре выше + 130 длина элементов 8 снова равна номинальной.Ротор 7 содержит металлический или пластмассовый корпус 9, который закреплен с помощью шпонки 10 на выходном валу 11, который установлен в крышках 5 статора 1, являющихся подшипниками скольжения, с возможностью вращения. Выходной вал 11 предназначен для соединения с устройством - потребителем механической энергии вращения.Тепловой двигатель работает следующим образом.При воздействии на статор 1 теплового излучения Я, например солнечной радиации (на фиг. 2 показано параллельными стрел1134775 Составитель Л. ТугаТехред И. ВересТираж 996Государственного комитеталам изобретений и открыква, Ж - 35, Раушская наПатент, г. Ужгород, ул. евКорректор ИПодписное.СССРийд. 4/5Проектная, 4 Редактор К. ВолошукЗаказ 10057/33ВНИИПИпо д113035, Мофилиал ППП 3ками), которое свободно (или с минимальным поглощением) проходит через прозрачный для него полый цилиндр, термочувствительные элементы 8 нагреваются до температуры несколько ниже + 110 С. При этом часть излучения Я фокусируется линзами 4 и нагревает отдельные участки термочувствительных элементов 8 до температуры выше + 130 С. Это приводит к проявлению эффекта термомеханической памяти обратимого знакопеременного изменения длины элементов 8, Нагрев до + 120 С приводит к удлинению элементов 8 на 5 - 10%, и последние упираются своими торцами в шероховатую поверхность 2 с усилием до 30 - 50 кгс/мм, отталкивая ротор 7 от статора 1 и вызывая этим поворот ротора 7 и соединенного с ним выходного вала 11 на угол до 18 - 36.Дальнейшее повышение температуры (выше + 130 С) элементов 8 приводит к их укорочению до первоначальной длины. Вследствие поворота ротора 7 нагретые ранее участки элементов 8 выходят из зоны фокального пятна линз 4 и охлаждаются до температуры ниже + 110 С, а на их место приходят другие участки элементов 8, которые также претерпевают трансформацию при нагреве выше + 130 С, описанную выше. Охлаждаемые участки элементов 8, проходя диапазон температур от + 130 С до +110 С ввиду проявления эффекта обратимого знакопеременного формоизменения при + 120 С вновь удлиняются и, упираясь в шероховатую поверхность 2 статора 1, сообщают ротору 7 дополнительный крутящий момент, после чего при температуре ниже + 110 С возврашаются к первоначальной длине. Интенсивному и быстрому нагреву участков 5элементов 8, таким образом, способствуют линзы 4, фокусирующие тепловой поток Я, а интенсивному охлаждению участков элементов 8 способствует интенсивный подсос воздуха из окружающей среды через сво бодные от линз 4 отверстия 3 в полом цилиндре, который возникает при вращении ротора 7. Повышение частоты врашения ротора 7, а следовательно, и вала 11 обеспечивается высокой скоростью формоизменения запоминающего сплава со знакопеременным эффектом памяти формы, который проявляется в виде изменения длины проволочных элементов 8 из сплава марганец - никель.Таким образом, практически вся масса 20 проволочных термочувствительных элементов 8 одновременно участвует в сообшении крутящего момента ротору 7, а следовательно, и выходному валу 11, что позволяет получить значительную выходную мощность.Использование изобретения позволит упростить конструкцию тепловых двигателей с термочувствительными элементами из сплава с термомеханической памятью формы, расширить область их применения, снизить трудоемкость изготовления, а также повысить надежность и долговечность.