Тепловой двигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 19) ЯО 1255739 РЕСПУБЛИК 51 4 Е 06 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТ И АВТОРСКО УДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всссок)зный проектно-технологический институт энергетического машиностроения (72) 10. Г. Ермаков и Л. В. Власова (53) 621.486 (088.8)(54) 157) 1. ТЕГ 1 ЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий нагреватель, охладитель, полый перфорированный статор с торцовыми крышками и шероховатой цилиндрической внутренней поверхностью и ротор с множеством установленных на его цилиндрической поверхности 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 экономичности 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 вогнутостьюв 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 и. 1, отличающийся тем, что сетчатый цилиндр статора выполнен многослойным в виде свернутой в рулон металлической сетки. соединенной с торцовыми крышками с помощью бандажа.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 может быть использовано для привода различных механизмов за счет тепловой энергии солнечного излучения или тепла выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных установок и дру их 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 А-А на фиг. 1.Двигатель содержит нагреватель 1, охладитель 2 и полый перфорированный статор 3, включающий многослойсный сетчатый цилиндр из свернутой в рулон металлической сетки 4 с шероховатой цилиндрической внутренней поверхностью 5. Метал ическая сетка 4 соединена с торцовыми крышками 6 и 7 с помошью бандажей 8. Статор 3 имеет лапы 9 для закрепления сга месте ис ользовапия. В центральной части каждой торцовой крышки 6 и 7 устаовлены опорныс подшипники 10, в которых на валу 11 с по. мощью шпонки 12 с зазором 13 внутри статора 3 размещен ротор 14 с множеством установленных на его цилиндрической поверхости с односторонним тангенциальным относительно ротора 14 направлением термочувствительных элементов 15 с термомеханической памятью формы и знакопеременного изменения их длины вследствие проявления при определенной критической температуре эффекта Курдюмова. Ротор 14 установлен с возможностью взаимодействияшероховатой внутренней поверхност ю 5 статора 3 посредством термочувствите.гьных элементов 15.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 крып- ке 7 статора 3 - выходной 18:сатрубки теплового газового потока, Охладитель 2 расположен по другую сторону от оси вращения ротора 14 в соединенном с вепгиляционными отверстиями сетки 4 статора 3 пространстве в зазоре 13 между статором 3 и ротором 14. Последний выполнен в виде набора соосно прикрен.енных один к другому дисков 9 с равно расвложенными по окружности па их перис)ери си,ювымн термочувствительными элементами 15 в виде лепестков 20 дугообразной формы с выпуклостью в направлении статора 3 в холодном состоянии и с вогнутостью - в нагретом состоянии. Лепестки 20 выполнены из сплавов никелида титана с различньм процентным содержанием легируюгцих элементов для обеспечения различной, уменьшаюшейся в направлении теплового газового потока от патрубка 17 к патрубку 18, температурой термомеханической памяти формы и длины легестков 20 (справа налево, фиг. 1) от 250 до 30 С. Вал 11 соединен с потребителем 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 за зор 13,Тепловой двигатель расботает следующимобразом.При подаче теплового потока горячегогаза с температурой + 280 С во входной пат рубок 17 он проходит вдоль ротора 14 по зазору 13 между ним и внутренней поверхностью 5 статора 3, поочередно смывая терм сгчувствител ьные холодные лепестки 20 справа налево (фиг. 1). При этом тепловой поток нагревает их, отдавая тепло сначала зо лепесткам 20 с более высокой критическойтемпературой, а охлаждаясь до более низкой температуры, отдает тепло, нагревая лепестки 20 с более низкой критической температурой их термомеханической памяти формы и длины.35Нагрев лепестков 20 вызывает в них проявление термомеханической памяти, т.с.трансформацию на зеркальную форму выпуклость лепестков 20 резко изменяется на вогнутость в направлении к статору 3.Полный цикл работы теплового двигателя, который характерен для каждого лепестка 20 любого из дисков 19 ротора 14,показан на фиг. 2. В момент срабатывания каждый лепесток 20 резко выпрямляется (про ходя среднее положение от выпуклости лепестка 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 кгсхх) мпирается в шероховатую внутреннюю поверхность 5 статора 3, создает врагцаюгций 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, эффектив-ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раугвская наб., д. 45 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор М. БланарЗаказ 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 - 20 изменением расхода или изменением температуры горячего газа на входе в двигатель.