Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую

ло делам изобретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХ А НИ ЧЕС КУ 1 О 1Изобретение относится к области преобразователей тепловой энергии (например, солнечной) в механическую, которая может использоваться для привода стационарных и передвижных объектов, например, на поверхностях планет.Известно устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее ротор с активными элементами, соединенный с механизмом передачи крутящего момента 1.Активные элементы в известном устройстве представляют собой проволоку, перекинутую через шкивы, установленные на роторе, а механизм для передачи крутящего момента - кривошип. Системой охлаждения в данном устройстве является воздушная среда. Данное устройство действует от усилий, возникающих при изменении длины металлических проволок, вследствие периодического изменения их температуры.Недостатком такого устройства является наличие длинной проволоки с большим числом перегибов на шкивах, вызывающих зьачительные потери при повороте шкивов, причем, чем более высокие нагрузочные характеристики необходимо получить, тем больший диаметр проволок необходимо имет и тем большие потери на перегиб возникают при этом. Кроме того, система охлаждения элементов малоэффективна, что ограничивает как нагрузочные, так и скоростные характеристики двигателя.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемому результату является устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее ротор и расположенные на нем О активные элементы, связанные посредствомтолкателей с механизмом передачи крутящего момента, направляющие втулки и систему охлаждения, выполненную в виде емкости, заполненной хладагентом 2.Недостатком данного устройства является повышенная инерционность активных элементов и в этой связи низкий КПД.Цель изобретения - повышение КПД, Это достигается тем, что активные элементы имеют арочную форму и выполнены из материала с термомеханической памятью, а толкатели установлены в направляющих втулках, ротор снабжен упругими элементами и активные элементы закреплены на последних.З 0 зз Формула изобретения 40 45 Зв зз 3Кроме того, ротор имеет форму полого цилиндра, механизм передачи крутящего момента расположен внутри него и выполнен в виде кулачка, а толкатели снабжены роликами, взаимодействующими с последним. В емкости системы охлаждения могут быть расположены тепловые трубы, имеющие наружные концы, выведенные за пределы емкости и снабженные радиационным экраном. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг, 2 -разрез А - А фиг, 1,Устройство для прямого преобразования тепловой энергии в механическую содержит ротори расположенные на нем активные элементы 2, связанные посредством толкателей 3 с механизмом 4 передачи крутящего момента, направляющие втулки 5 и систему охлаждения, выполненную в виде емкости б, заполненной хладагентом.Активные элементы 2 имеют арочную форму и выполнены из материала с термомеханической памятью, а толкатели 3 установлены в направляющих втулках 5. Ротор 1 снабжен упругими кронштейнами 7, и активные элементы 2 закреплены на последних. Ротор 1 имеет форму полого цилиндра, механизм 4 передачи крутящего момента расположен внутри него и выполнен в виде кулачка, а толкатели 3 снабжены роликами 8 взаимодействующими с последним. В емкости б системы охлаждения расположены тепловые трубы 9, имек.шие наружные концы 10, выведенные за пределы е 1 кости 6 и снабженные радиационным экраном 11. Ротор 1 заключен в корпус 12 с окном 13, перед которыми установлены регулирующие заслонки 14. Активные элементы 2 расположены на поверхности ротора 1 в несколько рядов в шахматном порядке (см. фиг. 2). Кулачок механизма 4 передачи крутящего момента закреплен в корпусе 12 с помощью втулки 15 с одной стороны и подшипника качения (на чертеже не показан) - с другой, причем фиксация от проворачивания кулачка относительно оси осуществляется квадратной головкой 16,Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую работает следующим образом.Тепловые (солнечные) лучи, проходя через регулируемое с помощью регулирующих заслонок 14 входное окно 13, попадают на активные элементы, При нагревании элементов до температуры структурного превращения (зависит от процентного содержания никеля в сплаве) проявляется эффект термомеханической памяти, т. е. активный элемент 2 вспоминает первоначальную прямолинейную форму, заданную ему при температуре выше температуры превраще 10 1 з 20 га 4ния, Выпрямляясь, активный элемент 2 оказывает осевое воздействие на толкатель 3, который, скользя по направляющей втулке 5 и перекатываясь с помощью ролика 8 по профилю кулачка механизма 4 заставляет вращаться по часовой стрелке ротор 1. В результате поворота ротора 1 в зону теплового облучения попадает активный элемент 2 следующего ряда и цикл повторяется. Число элементов в одном ряду, их герметические размеры и число рядов необходимо расчитывать в зависимости от необходимых частотно-динамических характеристик на выходе. При попадании нагретых активных элементов 2 в жидкий хлад- агент, залитый в емкость 6 системы охлаждения, они охлаждаются и с помощью упругих кронштейноввозвращаются к первоначальной заданной форме.Тепло от хладагента сбрасывается в окружающее пространство (например, в космос) с помощью тепловых труб 9 и радиационного экрана 11. Получаемая механическая энергия может быть использована для привода как стационарных объектов (например, буровые установки, насосы приводы следящих систем концентратов солнечной энергии и т. д.), так и для транспортных средств. Таким образом, применение активных элементов из материала с термомеханической памятью позволяет снизить тепловую инерционность устройства, а использование тепловых труб и радиационного экрана - значительно увеличить скоростные режимы, и, в конечном итоге, повысить КПД устройства. 1. Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее ротор и расположенные на нем активные элементы, связанные посредством толкателей с механизмом передачи крутящего момента, направляющие втулки и систему охлаждения, выполненную в виде емкости, заполненной хладагентом, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, активные элементы имеют арочную форму и выполнены из материала с термомеханической памятью, толкатели установлены в направляющих втулках, а ротор снабжен упругими кронштейнами, и активные элементы закреплены на последних. 2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что ротор имеет форму полого цилиндра и механизм передачи крутящего момента расположен внутри него и выполнен в виде кулачка, а толкатели снабжены роликами, взаимодействующими с последним,3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в емкости расположены тепловые750126 5трубы, имеющие наружные концы. выведенные за пределы емкости. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что на наружных концах тепловых труб закреплен радиационный экран. ь Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР225620, кл. Г 03 б 7/02, 1966. 2. Авторское свидетельство СССР11091, кл. Р 03 6 7/06, 1927.. Пр Народная7о д3035, Моал ППП Составитель А.Техред К. ШуфриТираж 554Государственного комлам изобретений и отква, Ж - 35, РаущскаяПатент г. Ужгород, ч Смирновач Корректор ЕПодписноеитета СССРкрытнйнаб