Тепловой двигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 19) Ц 6.7/ 6 м ржа се. ящийусра-. мот ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИИ 21) 3389949/25-0622) 08.02.8246) 15.09.83. Бюл. й 34721 А.В. ИвановЬЗТ 621.486 088,8),56 1.Авторское свидетельство; с возможностью вращения и проходчерез зоны нагрева и охлаждения,тановленный на роторе изогнутыйбочий элемент из материала с тер механической памятью формы, взаимодействующий посредством шарнира скольцевой направляющей корпуса, причем один конец рабочего элемента зафиксирован от перемещения в осевомнаправлении и соединен с вращательнызвеном нагрузки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширенияобласти применения путем увеличениячисла способов отбора мощности безувеличения количества деталей, рабо.чий элемент выполнен в виде коленчатого вала, )шарнир установлен на колене последнего, а другой конец рабочего элемента установлен с возможностью перемещения в осевом направлении и соединен с дополнительнымпоступательным звеном нагрузки.1Изобретение относится к машино-строению, а именно к устройствам дляполучения механической энергии эасчетдеформаций тел, вызываемых изменениями температуры окружающей среды,и может быть использовано при создании агрегатов, содержащих одновремен-,но как вращательные, так и поступательные звенья нагрузки.Известен тепловой двигатель, содержащий ротор, расположенный в корпусе с возможностью вращения и проходящий через зоны нагрева и охлаждения, установленный на роторе изогнут тый термочувствительный элемент, взаимодействующий посредством эксцентричного шарнира с корпусом и соединенный своими концами с ротором 11Недостатками этого устройс аа являются невысокая удельная мощность, обусловленная малой величиной теплового расширения и. сжатия рабочих элементов при использовании небольшойразницы температур окружающей среды,а также узкая область применения вследствие обеспечения только вращательного движения звена нагрузки.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является тепловой двигатель, содержащий ротор, расположенный в корпусе с возможностью вращения и проходящий через зоны нагрева и охлаждения, установлен ныи на роторе изогнутый рабочий эле" мент из материала с термомеханической памятью Формы, взаимодействующийпосредством шарнира с кольцевойнаправляющей корпуса, причем одинконец рабочего элемента зафиксирован от перемещения в осевом направлении и соединен с вращательным звеном нагрузки. Удельная мощность данного двигателя повышена за счет выполнения рабочих элементов из материалас термомеханической памятью, обеспечивающего увеличение их тепловых деФормаций при использовании небольшойразницы температур окружающей среды ИОднако этот двигатель обеспечивает только вращательное движение зве на нагрузки что сужает область его применения.Цель изобретения - расширение области применения путем увеличениячисла способов отбора мощности беэ увеличения количества деталей. 041737 2Указанная цель достигается тем,что в тепловом двигателе содержащемротор, расположенный в корпусе с возможностью вращения.и проходящйй череззоны нагрева и охлаждения, установленный на роторе изогнутый рабочийэлемент из материала с термомеханической памятью формы, взаимодействующий посредством шарнира с кольцевой10 направляющей корпуса, причем одинконец рабочего .элемента зафиксированот перемещения в осевом направлениии соединен с вращательным звеномнагрузки, рабочий элемент выполнен15 в виде коленчатого вала, шарнир установлен на колене последнего, а другой конец рабочегб элементаустанов"лен с возможностью перемещения восевом направлении и соединен с дополнительным поступательным звеномнагрузки,На фиг. 1 представлена схема теп-,лового двигателя, на фиг. 2 .- разрез .Д-А,на фиг. 1, на Фиг. 3- разрез25 А-.А вариант выполнения направляющейкорпуса по окружности; на фигвариант выполнения соединения шарнирас направляющей корпуса.Тепловой двигатель содержит роторз 0 1, расположенный в корпусе 2 с возможностью вращения в подшипниковых.узлах 3 и 4 и проходящий через зонынагрева и охлаждения (фиг. 2 и 3).орпус 2 неподвижно закреплен на,Фундаменте. На роторе 1 установленрабочий элемент в виде коленчатоговала 5 из материала с термомеханической памятью формы, например, из сплава титан - никель (54563 никеля,40 остальное - титан) . На колене вала5 установлен массивный шарнир 6,взаимодействующий с кольцевой направляющей 7 корпуса. В варианте выполне"ния (фиг. 2) кольцевая направляющая45 7 имеет Форму эллипса, большая оськоторого повернута относительно вертикали У-У на некоторый угол о, например, на угол 1015 , В вариантевыполнения фиг 3) направляющая 7имеет форму окружности, а между шарниром 6 и коленом вала 5 установленгибкий элемент, например пружина 8,На Фиг. 4 представлен вариант выполнения направляющей 7 в виде жолоба,в котором установлены ролики 9 шарнира 6. Один конец ротора 1 закрепленв подшипниковом узле 4 корпуса 2 таким образом, что в осевом направлении он неподвижен, но имеет возможностьвращения вокруг своей оси, Этот кочнец соединен с вращательным .звеном нагрузки, например, с лопастным движителем 10. Другой конец ротора 1 установлен с воэможностью перемещения 5 в осевом направлении в подшипниковом узле 3 и соединен с дополнительным поступательным звеном нагрузки, например, с поршнем .насоса 11.Ротор 1 имеет форму коленчатого. .10 вала при температуре выше интервала температур Фазового перехода мартен ситного превращения) в его материалео т.е, при. температуре выше + 60 С, а при температуре ниже интервала,5 температур фазового перехода, т,е, при + 40 ОС, ротор имеет форму коленчатого вала с зеркальным расположе-ф нием изгибов по отношению к указанной, 20/Для обеспечения указанной памяти формы ротор из сплава никеля и тита" на изготавливают следующим образом. В закрытом штампе. под нагрузкой Формует из стержня коленчатый вал и, : не открывая штампа, подвергают его отжигу при + 500 С в течение 1 ч с . последующим охлаждением в закрытом штампе до температуры ниже + 40 С, . Затем штамп открывают, и ротор под- ЗО вергают пластической деформации, зеркально меняя, первоначальную Форму коленчатого вала, при этом в промежуточной фазе деформации обеспечи" вают форму вала в виде прямого стерж- З 5, ня. Тепловой двигатель работает следующим образом.Ротор 1 устанавливается в исходное 40 положение,. например, в верхнеефиг, 2) так, чтобы шарнир 6 находил"ся на большой оси эллипса направляю" щей 7 корпуса 2 в зоне нагрева. В результате нагрева коленчатого вала 45 5 до температуры выше + 60 С происхо.: дит обратное мартенситное превраще" ние его материала - .сплава титана и никеля, и коленчатый вал изменяет форму на зеркальную по отношению кпервоначальной, с большой скоростьюпроходя среднее промежуточное полЬжение в виде прямого стержня. При этомшарнир 6. перемещается вниз по направляющей 7, и концы ротора 1 вращаются в подшипниковых узлах 3 и 4, Незакрепленный в осевом направлении конец роторадвижется. вправо, достигаянаибольшего смещения в этом направле",нии в момент среднего выпрямленногоположения вала, после чего этот конецперемещается в противоположном направлении. В процессе принятия роторомформы, зеркальной по отношению к первоначальной, он перемещается в зонуохлаждения, где коленчатый вал охолаждается до температуры ниже + 40 Си стремится принять первоначальнуюформу. Ротор 1 проходит по инерциичерез нижнюю мертвую точку М, и в ре.".зультате обратной его деформации колено вала 5 .с шарниром Ь перемещается вверх вдоль направляющей 7, а незакрепленный в осевом направленииконец ротора 1 вновь. перемещаетсявправо до момента. выпрямления вала5, после чего в процессе изгиба последнего этот конец движется в противоположном направлении. После прохождения шарниром 6 верхней мертвойточки Ц цикл работы теплового двигателя повторяется,При выполнении направляющей 7 вформе окружности (фиг. 3) характерперемещения ротора 1 сохраняется,так как колено вала 5 перемещаетсяпо эллиптической траектории за счетдеформации пружины 8.Использование предлагаемого тепло.вого двигателя обеспечивает одновре.менный привод вращательного звенанагрузки соединенного с одним кон 1цом ротора и поступательного звенанагрузки, соединенного с другим концом ротора, без увеличения количества,деталей теплового двигателя. Эторасширяет область применения двигателя.1041737 ь.Л, Тугаревайду Корректор А. Дэятк Составит асарда Техред ИРедактор Тираж 501Государственноголам изобретений иМосква, Ж"35, Ра ая, 4 Илиал ППП " г. Ужгоро Пр аказ 7092/35 ВНИИП по 11303Подписноитета СССРкрытийкая наб д. 4/5