Тепловой двигатель

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к тепловым двигателям , в которых для получения полезной работы используется формоизменение рабочих элементов (РЭ) 1, обладающих эффектом термомеханической памяти формы, и могут быть использованы для преобразования солнечной энергии в механическую работу по поднятию воды из колодца. Целью изобретения является повышение надежности . Солнечные лучи повышают температуру в тепловой трубе 11 и камере нагрева (на рисунке не показано) корпуса 2, в которой находится РЭ 1. Длина РЭ 1 уменьшается, что вызывает через гибкую связь 34 и рычаг 35 растяжение камеры 29, всасывающей воздух из камеры 39, Это вызывает заполнение отстойника 38 водой из колодца 37. В конце рабочего хода камеры 29 открывается вентиль 31, что вызывает сжатие сильфонов 24, 40, при (Л с& СП О со ел « я/у////////

ССЮЭ ССВЕТСНИХ

ЬЛЮ

РЕСПУБЛИК (i9) SU(u) 1

1 А1 ($g) $ F 03 <а 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

П0 И306РЕТЕНИЯМ И QTHPbfFHRM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2.:- C 4 54K;i, Ði

21 (21) 4481429/06 (22) 09.09.88 (46) 23.05.91. Бюл. Ф 19 (71) Научно-производственное объединение "Солнце" АН ТССР (72) М.О .Халов (53) 621.486 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР.

У 133034 1, кл. F 03 G 7/06, 1987, (54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, в которых для получения полезной работы используется формоиэмеиение рабочих элементов (РЭ) 1, обладающих эффектом термомеханичес2 кой памяти формы, и могут быть использованы для преобразования солнечной энергии в механическую работу по поднятию воды из колодца, Целью изобретения является повышение надежности. Солнечные лучи повышают температуру в тепловой трубе 11 и камере нагрева (на рисунке не показано) корпуса 2, в которой находится РЭ 1.

Длина РЭ 1 уменьшается, что вызывает через гибкую связь 34 и рычаг 35 растяжение камеры 29, всасывающей воздух из камеры 39, Это вызывает заполнение отстойника 38 водой из колодца 37. В конце рабочего хода камеры 29 открывается вентиль 31, что вызывает сжатие сильфонов 24, 40, при- "

1650951

15 водящее к перемещению корпуса 2 относительно РЭ 1 и переключению вентиля 4 1 на подачу воды из отстойника

38 в реэервуар 21. После окончания рабочего хода камеры 29 РЭ 1 попадает в камеру охлаждения корпуса 2, где РЭ 1 охлаждается и длина его увеличивается. Камера 29 сжимается, наполняя камеру 29, что приводит к перекачиванию воды иэ отстойника 38 в резервуар 21. В конце холостого хода камеры 29 вновь открывается вентиль 31, сильфоны 24, 40 заполняются воздухом, что приводит с одной стороны к перемещению корпуса 2, Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, в которых для получения по:лезной работы используется формоиз- 25 менение рабочих элементов, обладающих эффектом термомеханической памяти формы, и может быть использовано, например, для преобразования солнечной энергии в механическую работу по поднятию воды из колодца, Цель изобретения — повышение надежности и утилизация солнечной энергии.

На фиг.1 изображена принципиаль. ная схема, на фиг.2 - пример конкретного выполнения корпуса и средства перемещения рабочего элемента, на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 — пример конкретного выпол- 0 кения цилиндрической камеры, на фиг.5разрез Б-Б на фиг,4, Тепловой двигатель содержит рабо-, чий элемент 1, обладающий эффектом термомеханической памяти Формы, 45 установленный в корпусе 2, разделенном гидротеплоизоляционными лен- . тами 3 на камеры 4 - 6 соответственно нагрева„ регенерации и охлаждения. Корпус 2 снабжен колесами 7 и

50 установлен на рельсах 8, размещенных на станине 9.

Камера 4 имеет вид щели и размещена в конденсаторе 10 тепловой трубы 11, транспортная зона 12 которой выполнена гибкой, испаритель 13 теп55 ловой трубы 11,расположен в тепловом аккумуляторе 14 солнечного коллектора 15. а с другой к переключению вентиля 41 на перепуск воды из колодца 37 в отстойник 38. РЭ 1 попадает в камеру нагрева (на рисунке не показана), и цикл повторяется. Легкий корпус 2, а также устройство сильфона 24, позволяющего регулировать скорость перемещения корпуса 2, уменьшают перегрузки при разгоне и торможении корпуса

2. Манжеты 22 гарантируют изоляцию внутренних камер корпуса 2 от окружающей среды, Локальное выполнение большого плеча рычага 35 обеспечивает оптимальные условия рабочего и холостого хода РЭ 1, 3 з.п. Ф-лы,5 ил.

Камера 5 имеет вид щели, образованной двумя прижатыми друг к другу упругими матами 16, пропитанными теплоносителем, например маслом. Камера

6 также имеет вид щели и расположена в испарителе 17 тепловой трубы 18, транспортная зона 19 которой выполнена гибкой, а конденсатор 20 расположен в резервуаре 21 с холодноч водой. Торцы корпуса 2 уплотняются гибкими гидротеплоизоляционными манжетами 22, Средство 23 перемещения корпуса 2 выполнено в виде сильфона 24, расположенного между корпусом 2 и станиной 9 с концентрически установленными втулкой 25 и полым штоком 26 с фигурной прорезью 27. Средство 23 связано одним из пиевмоприводов 28 с пневмоприводои, который выполнен в виде цилиндрической камеры 29, снабженной спиральным кордом 30, на выходе камеры 29 установлен вентиль 31 снабженный золотником 32 и прижимной пружиной 33. Одно из днищ камеры 29 закреплено на станине 9, а другое— подвижное связано через гибкую тягу, выполненную в виде лентовидных тросов 34 с большим плечом рычага 35 звена отбора мощности.

Малое плечо рычага 35 посредством соответствующих тросов 34 связано с рабочим элементом 1. При этом малое плечо рычага 35 выполнено в виде сектора, а большое в виде лекала. Кроме того, штанга 36 связывает вентиль 31 с подвижным днищем камеры 29, На дне колодца 37 расположен гидропривод, 165095 выполненный в виде отстойника 38, внутри которого размещена гибкая камера 39, а на самом отстойнике 38 размещены дополнительный сильфон 40, связанный соответствующим пневмо5 приводом 28 с пневмоприводом и управляемый двухпозиционный вентиль 41 с золотником 42 и заборным патрубком с фильтром 43. Камера 39 связана одним из пневмопроводом 28 непосредственно с камерой 29, а выходной патрубок вентиля 41 посредством водо-. проводного шланга соединен с резервуаром 21.

Двигатель работает следующим образом.

Утром температура в аккумуляторе

14 и тепловой трубе 11 повышается под действием солнечного излучения. При 20 достижении определенной температуры в камере 4 рабочий элемент 1 уменьшается в длине. При этом лекальная

1 форма рычага 35 обеспечивает постепенное уменьшение нагрузки на эле- 25 мент 1, приближая условия рабочего хода к идеальным иэотермическим, гарантирующим наиболее полное использование ресурсов коллектора 15. Сокращение рабочего элемента 1 приводит к растягиванию камеры 29, которая втягивает в себя воздух из камеры 39. Это вызывает заполнение .отстойника 38 водой из колодца 37 через фильтр 43 и заборный патрубок вентиля 4 1. В конце рабочего хода

35 камеры 29 перекрытый до этого вентиль 31 отпирается действием штанги 36 и воздух из сильфонов 24, 40 всасывается в камеру 29, что вызы- 40 вает перемещение корпуса 2 относительно рабочего элемента 1, а также переключение вентиля 4 1 на подачу воды из отстойника 38 через шланг

44 в резервуар 21. Взаимное положение фигурной прорези 27, штока 26 и втулки 25 с отверстием позволяет ре-. гулировать скорость перемещения корпуса 2, с целью обеспечения продолжительности регенеративного охлажде- 50 ния рабочего элемента 1 в камере 5.

При попадании в камеру 6 рабочий элемент 1 охлаждается и при достижении определенной температуры начинает удлиняться. При этом лекальная форма рычага 35 обеспечивает условия холостого хода, близкие к оптимальным — изотермическим, Камера 29, самопроизвольно сжимаясь, повышает

1 6 давление в камере 39, что вызывает выкачивание воды из отстойника 38 в резервуар 21. В начале холостого хода вентиль 31 закрыт, но в конце холостого хода он открывается под действием штанги 36.

В результате сильфоны 24 и 40 заполнятся воздухом, что приводит с одной стороны к перемещению корпуса 2, скорость которого регулируется фигурной прорезью 27, а с другой стороны к переключению вентиля 41 на перепуск воды из колодца 37 через заборный патрубок с фильтром 43 в отстойник 38. Далее в течение дня данный цикл повторяется до тех пор, пока температура в аккулятора 14 и тепловой трубе не перестанет быть достаточной для нагрева рабочего эле-. мента 1 до критической температуры термомеханической памяти формы.

Легкий корпус 2, скорость движения которого определяется взаимHbN положением отверстия во втулке

25 и фигурной прорези 27 в штоке 26, позволяет значительно уменьшить перегрузки, возникающие при торможении с и ускорении корпуса 2.

Манжеты 22 гарантируют изоляцию внутренних камер 4 — 6 корпуса 2 от воздействия окружающей среды.

Лекальное выполнение большого плеча рычага 35 обеспечивает оптимальные условия рабочего и холостого хода рабочего элемента 1 при предельных температурах в системе.

Фо р мул а и э о б р е т е н и я

1. Тепловой двигатель, содержащий по крайней мере один рабочий элемент из материала, обладающего термомеханической памятью формы — уменьшение длины при направлении, центральная часть рабочего элемента размещена в корпусе, торцы которого уплотнены, а внутренний объем имеет три камеры, разделенные перегородками: нагрева с системой подвода нагревателя, регенерации и охлаждения с системой подвода охладителя, причем перегородки между камерами снабжены шлюзами для пропуска рабочего элемента, звено отбора мощности, выполненное в виде рычага, малое плечо которого соеди- нено с одним концом рабочего элемента, а большое — с полезной нагрузкой, и средство перемещения рабочего эле—

1650951 мента через камеры, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности, двигатель дополнительно снабжен станиной с укреп5 ленными на ней рельсами, корпус дополнительно снабжен колесами и установлен с возможностью возвратно-поступательного движения по рельсам, свободный конец рабочего элемента закреплен на станине, средство переме— щения рабочего элемента выполнено в виде жестко закрепленного на станине сильфона и соединенного с внут.— ренним объемом последнего пневмопривода в виде цилиндрической камеры переменного объема.с вентилем

С на выходе, причем подвижный торец сильфона. закреплен на корпусе, одно из днищ цилиндрической камеры жестко закреплено на станине, а другое подвижное соединено через гибкую связь с большим плечом звена отбора мощности, вентиль соединен дополнительно установленной штангой с 25 подвижным днищем цилиндрической ка-. меры, торцы корпуса уппотнены гибкими гидротеплоизоляционными манжетами, малое плечо рычага выполнено в виде сектора, а большое в виде лекала.

2. Двигатель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем., что система подвода охладителя содержит тепловую трубу с гидроприводом,, в испарителе ко35 торой размещена камера охлаждения, транспортная зона выполнена гибкой, а конденсатор снабжен водяной рубашкой, гидравлически связанной с гидроприводом в виде размещенного в колодце.отстойника, внутри которого размещена гибкая камера, дополнительного сильфона и двухпозиционного вентиля с заборным патрубком,снабженным фильтром, причем дополнительный сильфон жестко закреплен на отстойнике, а его подвижный конец соединен с управляемым двухпозиционным вентилем, закрепленным на отстойнике, внутренний объем дополнительного сильфона соединен с нневмоприводом, а внутренний объем гибкой камеры соединен с внутренним объемом цилинд,,рической камеры.

3. Двигатель по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что неподвижное днище сильфона выполнено в виде втулки с отверстием, а на подвижном торце внутри сильфона дополнительно установлен полый шток с фигурной прорезью, цилиндрическая камера снабжена спиральным кордом.

Двигатель по пп. 1 — 3, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью утилизации солнечной энергии, система подвода нагревателя содержит тепловую трубу, в конденсаторе которой размещена камера нагрева, транспортная зона выполнена гибкой, а испаритель имеет водяную рубашку, гидравлически связанную с дополнительно установленным солнечным коллек1тором.

1650951

1650951

Фиа 4

38 б-Е

С ос т ави тел ь П. Сыч ев

Редактор С,Патрушева Техред А.Кравчук

Корректор И, Эрдейи

Заказ 1596 Тираж 289 Подписное

3НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101 ь