Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам, вырабатывающим механическую энергию за счет тепловых деформаций термочувствительных секций /С/ 6 с твердым, жидким или газообразным рабочим телом, с потреблением тепла нетрадиционных источников, например солнечной энергии или разности температур морской воды и окружающей среды. Изобретение позволяет повысить экономичность преобразования энергии за счет уменьшения количества передач, связывающих 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 прецессионного редуктора /Р/ 8, выполненный составным из двух роликовых венцов /В/ 12 и 13, связанных между собой посредством шлицев 14. С 6 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 10. Водило 11 первой ступени Р 8 закреплено на В 4. При тепловом расширении С6 В12 и 13 сателлита 7 располагаются наклонно и прижимаются к колесам 9 и 21, приводя последнее во вращение. Через сателлит 17, обкатывающийся по колесу 10, и кривошип 20 вращение передается В4. При перемещении в зону охлаждения С 6 сжимаются. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 03 G 7/00

ГОСУДАРСТ8Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4737969/06 (22) 31.07.89 (46) 23.08.91. Бюл, М 31 (71) Кишиневский политехнический институт им. С.Лазо (72) И,А.Бостан, В,Е.Дулгеру, В.И.Филатов и

М,А.Оборок (53) 621.486(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 969956, кл. F 03 G 7/02, 1981 .

Авторское свидетельство СССР

М 1449702, кл. F 03 G 7/06, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам, вырабатывающим механическую энергию за счет тепловых деформаций термочувствительных секций (С) 6 с твердым, жидким или газообразным рабочим телом, с потреблением тепла нетрадиционных источников, например солнечной энергии или разности температур морской воды и окружающей среды. Изобретение позволяет повысить экономичность преобразования энергии за счет уменьшения количества передач, свя„„SU „„1671956 А1 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

6 размещены между В 12 и 13 по их периметру Вторая ступень P 8 размещена в камере 15, Сателлит 17 второй ступени установлен на кривошипе 20 В 4. Ступени P

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 10.

Водило 11 первой ступени P 8 закреплено на В 4, При тепловом расширении С 6 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 6 сжимаются. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

16! 1 56

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. Вторая 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 собой

55 са 21.

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

Zip Z(i

Z9 Z13 Z12 и где Z>z и Ziz — число роликов 26 и 27 венцов

12 и 13 соответственно;

Zg — число зубьев колеса 9;

Zzi — число зубьев большего венца колеВращательное движение колеса 21 через его меньший венец передается сателли1671956 ту 17 второй ступени редуктора 8. В результате взаимодействия венца 18 сателлита 7 с колесом 10 вращательное движение колеса

21 мультиплицируется и передается кривошипу 20 и далее валу 4. При этом передаточ- 5 ное отношение второй ступени редуктора 8 равно

718 Ю

1г

Z1o Z19 — Z18 Z5

10 где Z18 и Z19 — число зубьев венцов 18 и 19 сателлита 17;

Z1o — число зубьев колеса 10, м

Zz1 — число зубьев меньшего венца колеса 21.

Переместившись вместе с водилом 11 в зону 3 охлаждения, секции б, охлаждаясь, сжимаются до исходных размеров. Далее описанный цикл повторяется, в результате чего поддерживается непрерывное вращение вала 4. Таким образом тепловая энергия преобразуется в механическую. Если выходной вал 4 предлагаемого устройства соединить с генератором, то можно получить на выходе электроэнергию за счет 25 энергии практически неисчерпаемого экологически чистого теплового источника, Шарнирная установка конических роликов 26 и 27 на венцах 12 и 13, а также изготовление роликов 26 и 27 из металлокерамики с твердой смазкой позволяют предложенному устройству работать с высоким КПД в условиях севера, пустыни и космоса с высокой надежностью.

Полость корпуса 1 может быть выполнена закрытой, и нижняя ее часть может быть заполнена маслом в качестве промежуточного теплоносителя, что позволяет использовать закрытую масляную ванну для смазки редуктора 8 и обеспечивает надеж- 40 ность его работы.

Повышение эффективности работы предлагаемого устройства по сравнению с известным обеспечивается также за счет уменьшения количества сателлитов и пере- 45 дач, 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 воэможностью 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. — ИМИ

1P b

TpHb

1671956

Фиг. 2

Самце

1671956

12 B

1671956

Ю 2Ф23 2Z б 5 Ц

Составитель Л, Тугарев

Техред 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-35. Раушская наб., 4/5