Тепловой двигатель

% в( ф, 41 ИСАНИЕ ИЗОБРЕтЕНИ У 4 тельство СССР С 7/06, 1983. ельство СССР С 7/06, 1984. 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ%1 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение может быть использовано при создании как первичных двигателей, потребляющих низкопотенциальную тепловую энергию, так и вто/ ричных двигателей - утилизаторов отработанного тепла. Цель изобретения - повьппение удельной мощности и равномерности вращения входного вала137 двигателя, Камера 23 подключена в противофазе относительно камеры 1 к нагревателю 17 и охладителю 18 посредством клапанов 19, 20, 21 и 22, Дополнительный рабочий элемент (РЭ) 24 связан в противофазе посредством муфты 3 сцепления с РЭ 2 и размещен в камере 23. Элементы 2 и 24 выполнены в виде групп концентричных цилиндрических пружин 25 и 26. Двигатель может быть снабжен также по крайней мере еще одной парой, образо" ванной РЭ 2 и 24 и соответствующими камерами 1 и 23. При наращивании мощности путем последовательного под" 0297соединения пар РЭ 2 и 24 удельная мощность двигателя возрастает, так как все РЭ 2 и 24 приводят одну аккумулирующую пружину 8 и через одну пару шестерен 9 и 10 - выходной вал 7. Четное число взаимодействующих РЭ 2 и 24 позволяет получить более равномерное вращение вала и отказаться от применения возвратной пружины. Одновременное открытие и перекрытие соответствукццих клапанов не создает какого-либо противодавления в гидравлическом тракте, что снижает энерго- затраты на перемещение энергоносителя. 2 э.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, в которых для получения механической энергии используются тепло 5 вые деформации рабочего элемента иэ сплава с термомеханической памятью формы, и может быть использовано при создании как первичных двигателей, потребляющих низкопотенциальную тепловую энергию, так и вторичных двигателей - утилиэаторов отработанного тепла.Цель изобретения - повышение удель-, ной мощности и равномерности вращения 1, выходного вала.На фиг. 1 представлена конструктивная схема двигателя, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А"А на фиг.1.Двигатель содержит помещенный в цилиндрическую камеру 1 рабочий элемент 2 в виде ленты из сплава с термомеханической памятью, связанный одним концом со стенкой камеры 1, а другим посредством управляемоймуф ты 3 сцепления - с промежуточным валом 4. Ведомая полумуфта 5 муфты 3 снабжена управляемым стопором 6.Промежуточный вал 4 связан с выходным валом 7 через аккумулирукицую ЗО пружину 8 и шестерни 9 и 10, Память элемента 2 выражена в его кручении вокруг оси промежуточного вала 4. С камерой 1 параллельно гидравлически связаны посредством клапанов 11 14 и вытяжных насосов 15 и 16 нагреватель 17 и охладитель 18. 2К нагревателю 17 и охладителю 18в противофазе относительно камеры 1подключена посредством клапанов 1922 дополнительная камера 23, в которой размещен дополнительный рабочийэлемент 24, связанный в противофазепосредством муфты 3 сцепления с элементом 2, Оба элемента 2 и 24 выполнены в виде групп концентричных цилиндрических пружин 25 и 26.Двигатель может быть снабжен также по крайней мере еще одной парой,образованной элементом 2 и дополни"тельным элементом 24 с соответствующими камерами 1 и 23 (не показано).На промежуточном валу 4 установлены с возможностью вращения суппорты27-30 - по два суппорта 27 и 28, 29и 30 на каждый элемент 2 и 24 соответственно. Каждый суппорт 27 и 28связан со стенкой камеры 1, а каждый суппорт 29 и 30 - со стенкой дополнительной камеры 23 через управляемые стопоры 3 1 - 34 соответственно,Пружины 25 и 26 каящого элемента 2 и дополнительного элемента 24прикреплены своими концами соответственно к суппортам 27 и 28, 29и 30, Муфта 3 сцепления выполненав виде стержня 35 с выступами 36-39по числу суппортов 27-30, установленного в продольной проточке промежуточного вала 4 с возможностью совместного вращения с последним и продольного перемещения относительно3 137029 него для сцепления стержня 35 в крайних его положениях своими выступами 36-39 с расположенными с одной стороны суппортами 27-30 разных элементов 2 и 24. 5Тепловой двигатель работает следующим образом,Под действием насоса 15 через клапаны 11 и 13 из нагревателя 17 в камеру 1 поступает и выходит горячийтеплоноситель, нагревая пружины 25и 26 рабочего элемента 2. Одновременно под действием насоса 16 из охладителя 18 через клапаны 20 и 22 в дополнительную камеру 23 поступает ивыходит холодный теплоноситель,охлаждая пружины 25 и 26 дополнительного рабочего элемента 24.ОСтержень 35 муфты 3 сцепления смещается влево. При этом выступы 36и 38 входят в зацепление с суппортами 27 и 29, а выступы 37 и 39 выходятиз зацепления с суппортаии 28 и 30. 5Стопоры 32 и 34 эащеиляют суппорты 28и 30. Стопоры 31 и 33 освобождают суппорты 27 и 29, По охлаждении рабочегоэлемента 24 и достижении рабочим элементом 2 критической температуры . З 0трансформации последний, опираясьправым концом на суппорт 28, меняетсвою форму, вращая суппорт 27, а через него - промежуточный вал 4.Через полумуфту 5 при отведенныхстопорах 6 заводится аккумулирующаяпружина 8, завода которой достаточнодля привода вала до следующего рабочего хода. Одновременно валом 4 черезвыступы 38 вращается суппорт 29. Таккак суппорт 30 застопорен, то пружины 25 и 26 дополнительного рабочегоэлемента 24 деформируются, закручиваясь до первоначальной фориы.После достижения пружинами 25и 26 рабочего элемента 2 критическойтемпературы трансформации и охлаждения пружин 25 и 26 дополнительногорабочего элемента 24 находящийся вкамере 1 горячий теплоноситель заменяется холодным, а находящийся в дополйительной камере 23 холодный теплоноситель заменяется горячим, .длячего клапан 11 перекрывается, а клапан 12 открывается. После полногоудаления из камеры 1 горячего теплоносителя клапан 13 перекрывается, ихолодный теплоноситель после охлаждения пружин 25 и 26 рабочего элемен-,та 2 через клапан 14 поступает вохладитель 18.Аналогично происходит процесс замены теплоносителей в дополнительнойкамере 23: вначале одновременно перекрывается клапан 22 и открываетсяклапан 21, а после удаления холодного теплоносителя открывается клапан19 и перекрывается клапан 20. Рабочий ход пружин 25 и 26 дополнительного рабочего элемента 24 осуществляется аналогично после смещениястержня 6 муфты 3 сцепления вправо,У двигателя с большим числом рабочихэлементов 2 и 24 те элементы 2 и 24,процесс теплообиена которых не завершен, под действием рабочих элементов 2 и 24, совершающих рабочийход, вращаются вокруг своей оси,не меняя формы, для чего все их стопоры,31-34 освобождают суппорты 27-30.При любом числе рабочих элементов 2 и 24 муфта 3 сцепления имееттолько два рабочих положения,Большие по сравнению с закрученнойвокруг своей продольной оси лентойпрототипа масса и теплообменная поверхность концентричных цилиндрических пружин 25 и 26 увеличивают мощность и снижают габариты двигателя.С помощью пружин 25 и 26 можнополучить большие ход и крутящий мо"мент. Четное число взаимодействующихрабочих элементов 2 и 24 позволяет получить более равномерное вращениевыходного вала 7 и отказаться от применения возвратной пружины, имеющейся в прототипе.При наращивании мощности путемпоследовательного подсоединения паррабочих элементов 2 и 24 удельнаямощность двигателя воЗрастает, таккак последние приводят одну аккумулирующую пружину 8 и через одну парупередаточных шестерен 9 и 1 О - выходной вал 7. Одновременное открытиеи перекрытие соответствующих клапанов 11, 12, 13, 14, 19, 20, 21, 22не создает какого-либо противодавления в гидравлическом тракте, что снижает энергоэатраты на перемещениеэнергоносителя.формула изобретения1. Тепловой двигатель, содержащий помещенный в цилиндрическую камеру рабочий элемент в виде ленты из сплава с термомеханической памятью, свяСостав Техред ль Л.ТугаревДидык Корректор И.Иус Редактор И,Ка ираж 431сударственногоам изобретенийосква, Ж, Ра Заказ 387/3 Подписноемитета СССРоткрытий ВНИИПИ по 11303д. 4 ская на Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4 5 137029 занной одним концом со стенкой камеры, а другим посредством управляемой муфты сцепления, ведомая полумуфта которой снабжена управляемым стопором, - с промежуточным валом, причем последний связан с выходньв валом через аккумулирующую пружину, память элемента выражена в его кручении вокруг оси промежуточного вала, а также параллельно гидравлически связан ные с камерой посредством клапанов и насосов нагреватель и охладитель, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью повышения удельной мощности и равномерности вращения выходного 15 вала, он дополнительно снабжен дополнительной камерой, подключенной в противофазе относительно камеры к нагревателю и охладителю посредством дополнительно установленных клапанов, 2 О и размещенным в ней дополнительным рабочим элементом, связанным в противофазе посредством муфты сцепления с элементом, а оба элемента выполнены в виде групп концетричных цилинд рических пружин. 7 62. Двигатель по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что он дополнительно снабжен по крайней мере еще одной парой, образованной элементом, дополнительным элементом и соответствующими камерами.3. Двигатель по пп. 1 и 2, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что он дополнительно снабжен установленными на промежуточном валу с воэможностью вращения суппортами, по два суппорта на каждый элемент, каждый суппорт связан со стенкой камеры через дополнительно установленный управляемый стопор, пружины каждого элемента прикреплены своими концами к его суппортам, а муфта сцепления выполнена в виде стержня с выступами по числу суппортов, установленного в продольной,проточке промежуточного вала с возможностью совместного вращения с последним и продольного перемещения относительно него для сцепления стержня в крайних его положениях своими выступами с расположенными с одной стороны суппортами разных элементов.