Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую

.до ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Кишиневский политехнический институт им, С.Лазо(53) 621.486(088.8)56 Авторское свидетельство СССРМ 969956, кл. Г 03 6 7/02, 1981 .Авторское свидетельство СССРМ 1449702, кл, Г 03 6 7/06, 1987,54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ(57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам, вырабатывающим механическую энергию за счеттепловых деформаций термочувствительных секций (С) б с твердым, жидким илигазообразным рабочим телом, с потреблением тепла нетрадиционных источников,например солнечной энергии или разноститемператур морской воды и окружающейсреды. Изобретение позволяет повыситьэкономичность преобразования энергии засчет уменьшения количества передач, свя.5.О 1671956 зывающих С 6 с выходным валом (В) 4, и соответствующего уменьшения числа ступеней преобразования энергии и связанных с этим потерь. Устройство содержит корпус 1 с камерой 15. На наружной сферической поверхности 16 камеры 15 установлен сателлит 7 первой ступени процессионного редуктора (Р) 8, выполненный составным из двух роликовых венцов (В) 12 и 13, связанных между собой посредством шлицев 14, С б размещены между В 12 и 13 по их периметру Вторая ступень Р 8 размещена в камере 15, Сателлит 17 второй ступени установлен на кривошипе 20 В 4. Ступени Р 8 связаны между собой двухвенцовым центральным колесом 21, а сателлиты 7 и 17 введены в зацепление с закрепленными на корпусе 1 центральными колесами 9 и 1 О. Водило 11 первой ступени Р 8 закреплено на В 4, При тепловом расширении С б В 12 и 13 сателлита 7 располагаются наклонно и прижимаются к колесам 9 и 21, приводя последние во вращение. Через сателлит 17, обкатывающийся по колесу 10, и кривошип 20 вращение передается В 4. При перемещении в зону охлаждения С б сжимаются. 1 з.п, ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам, в которых получение тепловой энергии обеспечивается эа счет тепловых деформаций термочувствительных секций с твердым, жидким или газообразным рабочим телом, и может быть использовано в тепловых двигателях, потребляющих тепло нетрадиционных источников, например солнечной энергии или разности температур морской воды и окружающей среды,Целью изобретения является повышение экономичности,На фиг.1 представлена кинематическая схема предложенного устройства; на фиг.2 - схема размещения термочувствительных секций относительно эон нагрева и охлаждения, расположенных на солнце и в тени; на фиг.3 - то же, для зон нагрева и охлаждения, образованных тепловой водой подо льдом и холодной окружающей средой; на фиг,4 - устройство с термочувствительными секциями в виде сильфонов, заполненных легкоиспаряющейся жидкостью, осевой разрез; на фиг,5 - схема установки термочувствительных секций в виде твердых элементов из материала с термомеханической памятью.Устройство содержит корпус 1 с зонами 2 и 3 нагрева и охлаждения соответственно, в котором установлен закрепленный на выходном валу 4 ротор 5, На последнем с воэможностью попеременного перемещения через зоны 2 и 3 нагрева и охлаждения размещены термочувствительные рабочие секции 6, соединенные с сателлитом 7 первой ступени планетарной передачи, выполненной в виде двухступенчатого прецессионного редуктора 8. Центральные колеса 9 и 10 соответственно первой и второй ступеней редуктора 8 закреплены на корпусе 1, а водило 11 первой ступени редуктора 8 - на роторе 5. Сателлит 7 первой ступени редуктора 8 выполнен составным из двух роликовых венцов 12 и 13, связанных между собой посредством шлицев 14, выполненных на их сферических поверхностях.Термочувствительные рабочие секции 6 размещены между венцами 12 и 13 сателлита 7 по их периметру с возможностью постоянного взаимодействия венцов 12 и 13 и секций 6. Вторвя ступень редуктора 8 размещена соосно ступице сателлита 7 первой ступени редуктора 8 в камере 15 корпуса 1 со сферической наружной поверхностью 16, Сателлит 17 второй ступени редуктора 8 выполнен в виде жестко соединенных между собой зубчатых венцов 18 и 19 и установлен на кривошипе 20 выходного вала 4, Ступени редуктора 8 связаны между собой55 са 21,10 15 20 25 30 35 40 45 50 двухвенцовым центральным колесом 21, находящимся в зацеплении своими венцами соответственно с венцами 13 и 19 сателлитов 7 и 17 первой и второй ступеней редуктора 8. Сателлиты 7 и 17, в свою очередь, другими своими венцами 12 и 18 соответственно введены в зацепление с центральными колесами 9 и 10.Термочувствительные секции 6 (фиг.1 и 5) выполнены иэ материала с термомеханической памятью в виде дугообразных твердых элементов 22, шарнирно соединенных со штоками 23, продетыми сквозь отверстия в скобах 24, связанных с водилом 11 посредством шлицев с возможностью осевого перемещения. Штоки 23 прижаты своими закругленными концами к внутренним торцовым поверхностям венцов 12 и 13. Термочувствительные секции 6 могут быть выполнены также в виде сильфонов 25 (фиг.4), заполненных легкокипящей жидкостью, на торцовых крышках которых закреплены штоки 23. На венцах 12 и 13 установлены шарнирно связанные с ними ролики 26 и 27 соответственно, входящие при зацеплении во впадины между зубьями колес 9 и 10, Корпус 1 имеет снизу отверстие 28 для прохода теплоносителя и установлен на опорах 29 таким образом, что нижние секции 6 погружены в воду 30 подо льдом 31, являющуюся горячим теплоносителем зоны 2 нагрева,Устройство работает следующим образом,Водило 11 при пуске приводится во вращение (не более чем на пол-оборота) от внешнего пускового двигателя (не показан). При этом сильфоны 25 (или термочувствительные элементы 22), контактируя с водой 30 в зоне 2 нагрева, расширяются, и осевое перемещение от расширяющейся жидкости в сильфонах 25(или от выпрямления термочувствительных элементов 22) передается штокам 23 и далее венцам 12 и 13 сателлита 7. Осевое перемещение штоков 23 преобразуется в прецессионное движение венцов 12 и 13 с роликами 26 и 27 сателлита 7, которые, зацепляясь с зубчатыми колесами 9 и 21, заставляют последнее вращаться с редукцией 2 г й129У 13 - 212 Й 1где 22 и Лаз - число роликов 26 и 27 венцов12 и 13 соответственно;Ъ - число зубьев колеса 9;6721 - число зубьев большего венца колеВращательное движение колеса 21 через его меньший венец передается сателли 1671956ту 17 второй ступени редуктора 8. В результате взаимодействия венца 18 сателлита 7 с колесом 10 вращательное движение колеса 21 мультиплицируется и передается криво- шипу 20 и далее валу 4. При этом передаточ ное отношение второй ступени редуктора 8 равно718 Ю1 г710719 210Ю10где 71 в и 7 щ - число зубьев венцов 18 и 19сателлита 17;Е 1 о - число зчбьев колеса 10,м72 - число зубьев меньшего венца колеса 21.15Переместившись вместе с водилом 11 взону 3 охлаждения, секции б, охлаждаясь,сжимаются до исходных размеров. Далееописанный цикл повторяется, в результатечего поддерживается непрерывное вращение вала 4, Таким образом тепловая энергия преобразуется в механическую. Есливыходной вал 4 предлагаемого устройствасоединить с генератором, то можно получить на выходе электроэнергию за счет 25энергии практически неисчерпаемого экологически чистого теплового источника,Шарнирная установка конических роликов 26 и 27 на венцах 12 и 13, а такжеизготовление роликов 26 и 27 из металлокерамики с твердой смазкой позволяютпредложенному устройству работать с высоким КПД в условиях севера, пустыни икосмоса с высокой надежностью,Полость корпуса 1 может быть выполнена закрытой, и нижняя ее часть может бытьзаполнена маслом в качестве промежуточного теплоносителя, что позволяет использовать закрытую масляную ванну длясмазки редуктора 8 и обеспечивает надежность его работы,Повышение эффективности работыпредлагаемого устройства по сравнению сизвестным обеспечивается также за счетуменьшения количества сателлитов и передач, связывающих их с термочувствительными секциями, исключения храповых механизмов и, в конечном счете, за счетуменьшения числа ступеней преобразования энергии и связанных с этим потерь, а также за счет упрощения конструкции.Формула изобретения 1. Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее корпус с зонами нагрева и охлаждения, в котором установлен закрепленный на вы-ходном валу ротор с размещенными на последнем с возможностью попеременного перемещения через зоны нагрева и охлаждения термочувствительными рабочими секциями, соединенными с сателлитом планетарной передачи, центральное колесо которой закреплено на корпусе, а водило - на роторе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности, передача выполнена в виде двуступенчатого прецессионного редуктора, сателлит первой ступени которого выполнен составным из двух роликовых венцов, связанных между собой посредством шлицев, термочувствительные рабочие секции размещены между венцами сателлита по их периметру с возможностью постоянного взаимодействия венцов и секций, вторая ступень редуктора размещена соосно ступице сателлита первой ступени редуктора в камере корпуса со сферической наружной поверхностью, ступени редуктора связаны между собой дополнительно установленным двухвенцовым центральным колесом, находящимся в зацеплении своими венцами соответственно с сателлитами первой и второй ступени редуктора, сателлит второй ступени редуктора установлен на кривошипе выходного вала, а последний жестко соединен с водилом первой ступени редуктора. 2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что термочувствительные рабочие секции выполнены в виде сильфонов, заполненных легкоиспаряющейся жидкостью.1671956 ЮЛ. Ю бб 13 Юу 8, Ю Составитель Л, ТугаревТехред М,Моргентал Корректор О, Кундрик Редактор О. Хрипта Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 2816 Тираж 276 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5