Тепловой двигатель

оюз советсни оцидлистичесниРЕСПУБЛИН ЗС 7/ ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТпо и 3 оьретениям и отнецтилмпи Гкнт сссР 53/25 88(57) Изобретение позволяет повысить надежность устройств для преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения ротора при деформациях твердых дугообразных рабочих элементов (РЭ) 6-8, проявляющих термомеханическую память, путем устранения трения скольжения изги16 10064 510 баемых в тангенцнальном направлении толкателей РЭ по радиальным направляющим ротора и монет быть использовано для освоения тепловой энергии естественных низкотемпературных источников и тепловых отходов, РЭ 6-8 шарнирно соединены концами с головками спиц 13 ротора, равно расположенных по окружности, Посередине РЭ 6-8 установлены ролики 9, взаимодействующие с эксцентричными кулачками 10 корпуса. При нагреве в Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механическую энергию вращения ротора за счет деформаций твердых дугообразных рабочих элементов при проявлении па мяти формы их материала и может быть использовано для освоения тепловой энергии естественных низкотемпературных источников и тепловых отходов.Пелью изобретения является повы шение надежности путем устранения трения скольжения изгибаемых в тангенциальном направлении толкателейэлементов по радиальным направляющим ротора, 35На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель, осевой разрез, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1,Двигатель содержит корпус 1 с зонами 2 и 3 соответственно нагрева и40 охлаждения и установленный в нем на подшипниках 4 ротор 5. На роторее 5 с возможностью радиального перемещения размещены дугообразные рабочие элементы 6-8, обладающие свой . ством памяти формы. Элементы 6-8 взаимодействуют посредством роликов 9 с кулачками 10, закрепленными на корпусе 1, Элементы 6-8 шарнирно соединены обоими своми концами с равно расположенными по окружности ротора 5 его участками, а ролики 9 установлены посередине элементов 6"8. Ротор 5 выполнен в виде вала 11 изакрепленной на .нем ступицы 12 с тре мя жесткими спицами 13, имеющими на наружных концах головки 14 с отверстиям. На роторе 5 установлены три элемента 6-8, обращенные к кулачкам зоне лучами 26 РЭ 6 стремится изогнуться в сторону кулачка 10, прояв", ляя память. В результате образуется сила Т приводящая ротор во вращение. Сила Т, создаваемая РЭ 7, меньше силы Т так как РЭ 7 охлаж 1ден в зоне 3 и имеет меньший модуль упругости, чем горячий РЭ 6, При вращении РЭ 6-8 меняются местами и описанный процесс непрерывно повторяется. Йарнирное сопряжение узлов ротора способствует уменьшению трения, 1 з.п.ф-лы, 2 ил. 10 своими выпуклыми поверхностями, На обоих концах каждого из элементов 6-8 выполнено по две петли 15, которыми они посредством осей 16 соединены с головками 14 спиц 13 с расположением каждой головки 14 между пет-. лями 15, При этом в каждом из элементов 6-8 посередине выполнены окна 17 и утолщения 18 с отверстиями, через которые продет валик 19 с двумя шарнирно установленными на нем роликами 9, а кулачки 10 выполнены в виде двух взаимодействующих соответственно с роликами 9 цилиндрических опорных колец, закрепленных на выступах 20, выполненных на внутренних боковых стенках корпуса 1 по разные стороны от ступицы 12.К корпусу 1 с помощью резьбового соединения 21 прикреплены две пластины 22, в которых установлены подшипники 4. Вал 11 имеет на одном конце . шпонку 23 или шлицы) для соединения с машинами-потребителями энергии, Ось О цилиндрических кулачков 10 смещена относительно оси О вала 11 на величину Е, Точки контакта роликов 9 с кулачками 10 обозначены на фиг.1 буквами А, Б и С. Буквой Д обозначена И 1мертвая точка контакта роликов 9 с кулачками 10 в плоскости осей О и О. При этом штрих-пунктирной линией 24 обозначено положение элементов 6-8 в момент прохождения их роликом 9 "мертвой" точки Д. Оси 16 расположены на рсстоянии К от оси вала 11 вдоль окружности 25 ротора 11. Направление солнечных лучей показано стрелками 26. При увеличении длины,1610064 ширины и толщины элементов 6-8 и мощности двигателя число петель 15 ироликов 9 может быть увеличено посравнению с двигателем, представленным на фиг. 1 и 2. Двигатель работает следующимобразом.Солнечные лучи 26 попадают на рабочие элементы 6 и 8, последние нагреваются и стремятся увеличить своювыпуклость. Вследствие этого образуются силы Р, и Рэ, действующие на валики 19 роликов 9, а через послед ние - на опорные ролики 9. Если действие силы Р проходит через "мертзвую" точку С, то никакой силы, перекатывающей опорный ролик 9, она не создает. Но линия действия силы Р 1 20 рабочего элемента 6 не проходит через точку контакта А и поэтому от силы Р.1 образуется действующая на валик 19 сила Т, направленная параллельно/ касательной в точке А, которая пере катывает ролик 9 по кулачку 10 в направлении Я, а вместе с опорным роликом 9 в этом направлении поворачивается и рабочий элемент 6, который через жесткие спицы 13 приво дит во вращение вал 11 двигателя. Из фиг. 1 видно, что при прохождении по затемненной стороне в зоне 3 охлаждения рабочий элементсоздает сиду Р , действующую на ось ролика 9 и.прижимающую опорный ролик 9 к опорному кольцу кулачка 10, которые соприкасаются в точке Б. Так как в этом случае точка Б находится впереди ливии приложения силы Р, то от 40 действия силы Р образуется сила Т, действующая в направлении, противоположном направлению перекатывания опорного ролика 9 по опорному кольцу кулачка 10, Это значит, что сила Т 45 препятствует вращению вала 11 двигателя, но вследствие того, что освещенный и нагретый солнцем рабочий элемент 6 создает большую силу Р и большую силу Т перекатывания ролика 9, чем сила Т, образованная затемненным от солнца и охлажпенным рабочим элементом 7, вращение вала 11 поддерживается в направлении Я А так как рабочие элементы 6, 7 и 8 55 поочередно проходят то зону 2 нагрева солнцем, то зону 3 охлаждения в тенй, обеспечивается непрерывное вращение вала 11 двигателя. Во вписанный в окружчость 25 радиусом К треугольник вписывается окружность самого меньшего диаметра чем в другие многоугольники. Это значит что опорные кольца кулачков 10, помещающиеся между рабочими элементами 6, 7 и 8, имеют наименьший диаметр в тепловом двигателе с тремя рабочими элементами 6, 7 и 8, замкнутыми в треугольник, которые в этом случае имеют наибольшую длину, что выгодно для увеличения их полезных "деформаций при малом изменении формы и длины рабочих элементов 6, 7 и 8 в процессе изменения их температуры. Ьроме того, наличие трех рабочих элементов 6, 7 и 8 обеспечивает наименьшее их количество, которое реализует описанный процесс работы теплового двигателя, з следовательно, в этом случае двигатель имеет меньше рабочих деталей, прост по конструкции и надежнее. Формула изобретения 1. Тепловой двигатель, содержащий корпус с зонами нагрева. и охлаждения и установленный в нем на подшипниках ротор с размещенными на нем с возможностью радиального перемещени дугообразными рабочими элементами, обладающими свойством памяти формы, взаимодействующими посредством роликов с эксцентричным кулачком, закрепленным на корпусе, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения надежности путем устранения трения скольжения изгибеемых в тангенциальном направлении толкатечей элементов по радиальным направляющим ротора, рабочие элементы шарнирно соединены обоимн своими концами с равно расположенными по окружности ротора его участками, а ролики установлены.посередине рабочих элементов.2. Двигатель по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что ротор выполнен в виде вала и закрепленной на нем ступицы с тремя жесткими спицами, имеющими на наружных концах головки с отверстиями, на роторе устачовлены три рабочих элемента, обращенные к кулачку своими выпуклыми поверхностями, на обоих концах каждого рабочего элемента выполнено по меньшей мере по две петли, которыми они посредством дополнительно установленных осейГКНТ СССР Государственного комитета по изобретения 113035, Москва, Ж, Раушская РчИИ Гагарина,10 11 1оизводственно-издательский комбинат Патент , г.уж соединены с головками спиц с расположением каждой головки между петлями, при этом в каждом рабочем элементе посередине выполнены окна иутолщения с отверстиями, через которые продет дополнительно установленный валик по меньшей мере с двумя роликами, а кулачок выполнен в виде двух взаимодействующих соответственно с роликами цилиндрических опорных колец, закрепленных на выступах, выполненных на внутренних боковых стенках корпуса по разные стороны от ступицы.