SU1386039A3 - Тепловой двигатель и способ преобразовани тепловой энергии в механическую посредством теплового двигател - Google Patents
Тепловой двигатель и способ преобразовани тепловой энергии в механическую посредством теплового двигател Download PDFInfo
- Publication number
- SU1386039A3 SU1386039A3 SU853856874A SU3856874A SU1386039A3 SU 1386039 A3 SU1386039 A3 SU 1386039A3 SU 853856874 A SU853856874 A SU 853856874A SU 3856874 A SU3856874 A SU 3856874A SU 1386039 A3 SU1386039 A3 SU 1386039A3
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- heat
- engine
- metal alloy
- elements
- heating
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
- F03G7/061—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element
- F03G7/0614—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element using shape memory elements
- F03G7/06143—Wires
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
- F03G7/063—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the mechanic interaction
- F03G7/0633—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the mechanic interaction performing a rotary movement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
- F03G7/064—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by its use
- F03G7/0641—Motors; Energy harvesting or waste energy recovery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение позвол ет повысить эффективность нагрева и охлаждени и уменьшить сопротивление перемещению элементов из металлического сплава. Средства нагрева и охлаждени элементов 1 выполнены в виде твердых тел 6 и 7 соответственно с нагревающими и охлаждающими поверхност ми 8 и 9. .Твердые тела м.б. выполнены в виде
Description
СО
00 00
о: о
00
;о
ы
фцг.В
двух частей, установленных с возможностью контакта с элементами с двух сторон. Роторы 2 и 3 м.б. вьшолнены в виде коленчатых валов 20, расположенных р дом симметрично друг другу , а элементы соединены с ними закрепленными на их концах шарнирно со- члененньми т гами. Нагрев элемента осуществл ют посредством передаваемой с помощью одного или нескольких тепловых насосов 26 теплоты окружающей среды, при этом тепловой насос привод т в действие частью механической энергии, создаваемой двигателем . Вместо вспомогательного двигател пуск м.б. осуществлен посредством вспомогательного нагревател , работающего на электричестве или топливе; полученна энерги м.б, использована дл перемещени судна.Конструкции в устр-вах по изобретению получаютс легкими, и в них м.б. использованы такие материалы как нейлон , стекловолокно и т.д. Рабоча т-ра устр-ва может составл ть 40 С. Двигатель м.б. построен так, чтобы он был более всего пригоден дл определенных т-рных условий. Изобретение обеспечивает возможность использовани минимальной разницы т-р поверхностей 8 и 9. В этом случае потери тепла будут минимальными по абсолютной величине. Можно также использовать несколько двигателей, соединен- ных последовательно так,-чтобы каждый двигатель работал при более низкой т-ре фазового перехода материала его элементов по отнощению к предыдущему двигателю. 2 с. и 4 з.п. ф-лы 11 ил. .
1
Изобретение относитс к преобразованию низкопотенциальной тепловой энергии в механическую при тепловых деформаци х элементов из металлического сплава с термомеханической пам тью их укороченной длины при нагреве и может быть использовано дл получени работы за счет тепловой aHep гии окружающей среды.
Целью изобретени вл етс повышение эффективности нагрева и охлаждени и уменьшение сопротивлени перемещению- элементов из металлического сплава.
На фиг. 1 представлена диаграмма рабочего цикла двигател при реализации предлагаемого способа; на фИг.2 принципиальна схема теплового дви- гател дл реализации способа с использованием известного кольцевого элемента из металлического сплава; на фиг, 3 - конструктивна схема устройства дл реализации способа с использованием предлагаемого двигател в качестве двигател дл судна; на фиг. 4 - тепловой двигатель дл реализации предлагаемого способа с элементами из металлического сплава в виде дугообразных пружинных нитино- ловых полос, попеременно нагреваемых I
в резервуаре с теплоносителем, в аксонометрии; на фиг. 5 - двигатель, поперечньш -разрез; на фиг. 6 - вариант предлагаемого двигател , в аксонометрии; на фиг. 7 - нитинолова проволока, используема в двигателе, сечение; на фиг. 8 - двигатель, поперечный разрез; на фиг. 9 - сечение
А-А на фиг. 8; на фиг. 10 - детали соединени элементов из металлического сплава с роторами; на фиг. t1 - поперечный разрез твердьк тел средств нагрева и охлаждени элемента из металлического сплава в виде ленты, изображенной на фиг. 10, в варианте выполнени каждого из этих тел из двух подвижных частей.
Теппойой двигатель (см. фиг.4-9)
содержит один, два или более удлиненных элементов 1 из металлического сплава, например из нитинола, способных измен ть свою длину при определенной температуре на определенную
величину по отношению к первоначальной длине и относительно легко раст гиватьс при более низких температурах . Элементы 1 расположены параллельно друг другу н шарнирно эксцентрично соединены одним концом с первым ротором 2, а другим концом - с вторым
ротором 3. Оба ротора 2 и 3 установны с возможностью вращени вокруг валовч4 и 5, перпендикул рных элеметам 1, при сжатии и раст жении эле- ментов 1 из металлического сплава. Двигатель содержит также средства нагрева и охлаждени элементов 1 в виде твердых тел 6 и 7 соответствен с нагревающими и охлаждающими повер ност ми 8 и 9. Тела 6 и 7 установлены с возможностью их поочередного контакта поверхност ми 8 и 9 с элементами 1 при перемещении последних и роторов 2 и 3.
Твердые тела 6 и 7 средств нагрева и охлаждени могут быть выполнены каждое в виде двух частей 10, 11 и 12, 13 соответственно (см. фиг.11 установленных с возможностью контакта с элементами 1 с двух сторон,причем части 10, 11 и 12,13 этих тел вьтолнены с возможностью управл емого перемещени до плотного контакта их поверхностей 8,9с элементами 1 и в обратном направлении. Части 10, 11 и 12, 13 тел .6 и 7 средств нагрева и охлаждени соединены с рамой (не показана) посредством шарниров 14. При максимальном сближении частей 10, 11 и 12,13 тел 6 или 7 между их противоположными теплообменны ми поверхност ми 8 или 9 остаетс щель, ширина которой соответствует толщине нитинолового элемента 1, выполненного в виде полосы (см.фиг.10 Тела 6 и 7 расположены по всей длин элемента 1. Внутри частей 10, 11 и 12, 13 тел 6 и 7 проход т каналы дл подачи теплоносителей, а части 10, 11 и 12, 13 подпружинены дл удержани их в удаленном друг от друга положении во всех фазах, кроме фазы и контакта с элементом 1 (не показано По варианту, представленному на фиг. 10, элементы 1 соединены с роторами 2 и 3 посредством закрепленных на концах элементов 1 т г 15 и шатунов 16, сочлененных между собой посредством шарниров 17, ас роторами 2 и 3 - посредством шарниров 18. С обеих сторон т г 17 установлены упоры 19, рассто ние между которыми меньше диаметра траектории движени роторов 2 и 3, дл управлени пере
мещением частей 10, 11 и 12, 13 твер
дых тел 6 и 7 средств нагрева и ох- ла щени . Элемент 1 вьшолнен в виде нитиноловой полосы, длинна сторона
15
20
5
i- Q
0
5
0
5
0
поперечного сечени которой расположена вертикально (на фиг. 10 показан один конец полосы элемента 1).
Согласно варианту, представленному на фиг. 6-8, роторы 2 и 3 выполнены в виде коленчатых валов 20,расположенных р дом симметрично по отношению друг к другу, а каждый элемент 1 - в виде нитиноловой проволоки плоского сечени , шарнирно соединенной с расположенными друг против друга кривошипами 21 валов 20. Твердые тела 6 и 7 средств нагрева и охлаждени расположены между коленча- тьыи валами 20 одно под другим и обращены друг к другу металлическими теплообменными поверхност ми 8 и 9, рассто ние между которыми равно или меньше диаметра траектории движени шеек кривошипов 21 валов 20. Внутри тел 6 и 7 выполнены параллельные каналы 22 дл подачи теплоносителей (см. фиг. 9), а на их поверхност х 8 и 9 выполнены канавки 23 дл нити- ноловых проволок элементов 1. Поверхности 8 и 9 предпочтительно выполнены выпуклыми в направлении друг к другу, и рассто ние между ними в средней части меньше диаметра коленчатого вала 20. Между поверхност ми 8 и 9 :имеетс слой 24 изол ции, в котором выполнены вертикальные прорези (не показаны), параллельные канавкам 23. Предпочтительно, чтобы слой 24 изол ции покрывал все стороны тела 7. Устройство заключено в стальной вакуууал- рованный кожух 25. Каналы 22 тел 6 и 7 соединены с тепловым насосом 26 дл передачи тепла от тела 7 средства охлаждени элементов 1 либо окружающей среде, либо телу 6 средства нагрева. Тело 6 средства нагрева может быть св зано также непосредственно с внешним источником 27 тепла,например бросового тепла охлаждающей воды, отводимой от атомной электростанции (с температурой приблизительно 50 С).
Согласно варианту, показанному на фиг. 10 и 11, также может быть использовано несколько параллельных элементов 1 в виде полос. В этом случае кажда полоса имеет свои собственные тела 6 и 7 средств нагрева и охлаждеУпоры 19 могут быть вьшолнены, например , вилкообразными, благодар чему т га 15, конец которой может быть
51386039
расположен между двум вертикальными стержн ми вилки (не показано), надежно сохран ет свое положение.
В соответствии с другим вариантом упоры 19 и шарниры 17 можно не примен ть . В этом случае вместо упоров 19 используют конечные выключатели, привод щие в действие реле, смыкающие части 10, 11 или 12, 13 тела 6 или 7 (не показано). При этом целесообразно предусмотреть упругое крепление тел 6 и. 7, например, посредством нажимных пружин, установленных на стороне шарниров 14, благодар чему тела 6 и 7 могут перемещатьс вместе с элементами 1, наход сь в закрытом положении.
Части 10, 11 и 12, 13 тел 6 и 7
менение в качестве движущей силы теплового двигател , и деформированному элементу 1 возвращают первоначальную продольно сжатую форму. В процессе а температуру элемента 1 снижают до уровн ниже температуры фазового перехода, после чего описанный цикл повтор етс .
Нагрев элемента 1 в процессе В-г осуществл ют посредством передаваемой с помощью одного или нескольких тепловых насосов 26 теплоты окружающей среды, при этом тепловой насос 15 26 привод т в действие частью механической энергии, создаваемой двигателем .
Предлагаемый способ может быть ре10
ализован, например, в тепловом дви- могут быть установлены с возможностью 20 гателе, представленном на фиг. 2,ко- перемещени в направлении друг к Другу и обратно таким образом, чтобы их теплообменные поверхности 8, 9 всегда оставались параллельными. Одна из частей или обе части 10, 11 и 12 13 25 тел 6 и 7 могут быть выполнены подвижными . Величина хода частей 10, 11 и 12, 13 может быть очень малой, достаточной лишь дл освобождени элемента 1 от зажима между част ми 10, 11 и 12, 13 тел 6 и 7.
Элементы 1 могут быть изготовлены также из проволоки круглого сечени , при этом на теплообменных по30
торьй содержит два ротора 2 и 3 в виде колес, оси которых расположены параллельно и на которых установлены охватывающие их один или несколько кольцевых нитиноловых элементов 1. Колесо ротора 3 меньщего диаметра помещено в резервуар 28 с нагретой средой, покрытый слоем теплоизол ции, причем воду в резервуаре 28 нагревают с помощью теплового насоса 26.Тепловой насос 26 соединен по.средством подход щей.передачи (не показана) с валом 4 колеса больщего ротора 2 теплового двигател . Кроме того, с тепловым насосом 26 может быть соединен вспомогательньй двигатель, которым может быть либо Двигатель внутреннего сгорани , либо электродвигатель (не показан).
верхност х 8 и 9 частей 10, 11 и 12, 13 тел 6 и 7 должны быть выполнены углублени , соответствуюпще сечению проволоки элементов 1. Дл эффективной работы устройства важно также, чтобы контактные теплообменные верхности 8 и 9 тел 6 и 7 бьши насколько возможно гладкими и равномерно нагретыми.
Рабочий,цикл теплового двигател при ocзra ecтвлeнии предлагаемого способа показан на фиг. 1 в координатах удлинение элемента 1 - напр жение в нем соответственно по ос м X и Y. В процессе а S элемент 1 деформируют (раст гивают) при температуре ниже температуры фазового перехода его материала. В процессе элемент 1 нагревают до определенной температуры фазового перехода его материала, при которой про вл етс свойство термомеханической пам ти и измен ютс его физические свойства, в частности резко возрастает его модуль упругости . В процессе г используют это изменение в качестве движущей силы теплового двигател , и деформированному элементу 1 возвращают первоначальную продольно сжатую форму. В процессе а температуру элемента 1 снижают до уровн ниже температуры фазового перехода, после чего описанный цикл повтор етс .
Нагрев элемента 1 в процессе В-г осуществл ют посредством передаваемой с помощью одного или нескольких тепловых насосов 26 теплоты окружающей среды, при этом тепловой насос 26 привод т в действие частью механической энергии, создаваемой двигателем .
Предлагаемый способ может быть ре
ализован, например, в тепловом дви- 0 гателе, представленном на фиг. 2,ко- 5
0
торьй содержит два ротора 2 и 3 в виде колес, оси которых расположены параллельно и на которых установлены охватывающие их один или несколько кольцевых нитиноловых элементов 1. Колесо ротора 3 меньщего диаметра помещено в резервуар 28 с нагретой средой, покрытый слоем теплоизол ции, причем воду в резервуаре 28 нагревают с помощью теплового насоса 26.Тепловой насос 26 соединен по.средством подход щей.передачи (не показана) с валом 4 колеса больщего ротора 2 теплового двигател . Кроме того, с тепловым насосом 26 может быть соединен вспомогательньй двигатель, которым может быть либо Двигатель внутреннего сгорани , либо электродвигатель (не показан).
При пуске в действие теплового насоса 26 посредством вспомогательного двигател насос 26 переносит тепло из окружающей среды в среду, наход - щзпос в рез ервуаре 28. В последнем происходит передача тепла от среды к колесу ротора 3 теплового двигател и к той части кольцевого нитино- лового элемента 1, котора охватьша- ет колесо ротора 3. Когда температура нитинолового элемента 1 достигает температуры фазового перехода его материала, например 50 С, кольцевой элемент 1, стрем сь выпр митьс , начинает вращать колесо ротора 3. Дви- жение передаетс колесу ротора 2, с 5 вала 4 которого производ т отбор мощности . Часть полученной на валу 4 мощности используют дл привода теплового насоса 26 (вс вьшодна мощ5
0
5
0
ность дл этой цели fie требуетс ).Остальную мощность можно использовать дл других целей.
Вместо вспомогательного двигател пуск может быть осуществлен посредством вспомогательного нагревател ,работающего , например, на электричестве или топливе (не показаны). В этом случае среду в резервуаре 28 сначала нагревают до температуры фазового перехода посредством вспомогательног нагревател , который после этого может быть выключен,
На фиг, 3 показан вариант приме- нени полученной посредством предлагаемого двигател 29 механической энергии дл перемещени судна 30.Тепловой двигатель 29 и тепловой насос 26 установлены на судне.30. Тепловой насос 26 переносит теплоту из окружающей среды 31 - воды - через систему 32 трубопроводов в резервуар 28 с водой , присоединенный к тепловому двигателю 29, поддержива температуру наход щейс в нем воды например около 50°С, Некоторую часть энергии,создаваемой тепловым двигателем 29,расходуют на привод теплового насоса 26, а другую часть - на привод винта 33 судна 30. Таким образом, посредством части создаваемой тепловым двигателем 29 механической энергии перемещают судно 30, а в качестве окружающей среды 31, тепло которой передают элементу 1 из металлического сплава, ис- пользуют воду, окружающую судно 30.
На фиг. 4 и 5 показан вариант теплового двигател 29, содержащего резервуар 28 с нагретой средой - теплоносителем , между боковыми стенками которого закреплено посредством пружин 34 несколько элементов 1 в виде .дугообразных нитиноловых полос. Полосы элементов 1 изогнуты вниз и вверх поочередно. К средней части каждой полосы элемента 1 присоединен шатун 35, противоположный конец которого прикреплен с возможностью вращени к коленчатому валу 20 с чередующимис противоположно направ- ленными коленами-кривошипами 21,
Когда температура в резервуаре 28 достигает температуры фазового перехода материала нитиноловых полос элементов 1, изогнутые вниз полосы элементов 1 начинают выпр мл тьс , стрем сь прин ть форму, приданную им при термообработке, В результате
Q
, 2о 25 5
0
5
30
0
шатуны 35 начинаю т вращать коленчатый вал 20, Полосы элементов 1, выпр мл сь , отход т от среды в резервуаре 28, При этом теплова энерги гор чего источника - среды 31 - им больше не передаетс . Остыв, они оп ть станов тс гибкими, при этом шатун 35 заставл ет их выгибатьс вверх, В врем полосы элементов 1, первоначально изогнутые вверх, вынуждены изгибатьс вниз, в результате чего они вход т в контакт со средой в резервуаре 28. После этого они оп ть преобразуют некоторую часть тепловой энергии среды в кинетическую энергию.
Передача теплоты нитиноловым полосам элементов 1 в устройстве, показанном на фиг. 4-5, может быть произведена либо от среды 31 в виде жидкости с низким поверхностным нат жением , либо от греюшдх контактных поверхностей 8, 9, либо в виде импульса любой другой тепловой энергии,например , генерируемой посредством электричества, теплового излучени или лазера. Жесткость пружин 34 может быть выбрана из услови обеспечени резонанса их колебаний при вра- :щении вала 20.
; Конструкции в устройствах получаютс легкими, в них могут быть использованы такие, например, материа- 1лы, как нейлон, стекловолокно и т.д. Рабоча температура устройства может ;составл ть, например, 40 С. Двига- j тель может быть построен так, чтобы он был более всего пригоден дл определенных температурных условий. Средой 31, из которой энергию перенос т посредством теплового насоса 26, может быть, например, земл , вода или воздух.
Двигатель, изображенный на фиг.б- 9, работает при осуществлении предлагаемого способа следуюпщм образом. Когда теплообменна поверхность 8 нагрета, наход щиес с ней в контакте нитиноловые проволоки элементов 1 нагреваютс до температуры фазового перехода их материала. Достига температуры фазового перехода, нитиноловые проволоки элементов 1 сокращаютс и т нут наход щиес в крайнем нижнем положении кривошипы 21 коленчатых валов 20 с прикрепленными к ним проволоками элементов 1 друг к другу, при этом проволоки элементов
1 поднимаютс и начинают остывать. Одновременно нитиноловые проволоки элементов 1, прикрепленные к тем кривошипам 21 коленчатых валов 20, которые наход тс в верхнем положении, охлаждаютс в контакте с поверхностью 9 тела 7 средства охлаждени и в результате вращени коленчатых валов 20 в противоположных направлени х раст гиваютс . Движение продолжаетс и проволоки элементов 1, которые В исходном положении находились в контакте с нагревгж1щей поверхностью 8, вход т в контакт с охлаждающей поверхностью 9 и эффективно охлаждаютс .
После пуска устройства коленчатые валы 20 совершают непрерывное симметричное вращение в противоположных направлени х, при этом нитиноловые проволоки элементов 1 попеременно то сокращаютс , приход в контакт с поверхностью 8, то после охлаждени в контакте с поверхностью 9 удлин ютс вследствие раст гивани коленчатыми валами 20.
Выходные мощности на валах 20 могут быть объединены посредством общего нагрузочного вала (не показан). Часть объединенной выходной мощности -может быть использована дл привода теплового насоса 26, а остальна полезна мощность может быть использована дл других целей.
При Heo6xoAiiMOCTH положение коленчатых валов 20 можно регулировать путем смещени их в направлени х W и Z (фиг.8). Устройство может работать и таким образом, что его нижн поверхность 8 вл етс охлаждающей, а верхн поверхность 9 - нагрева ющей. В этом случае коленчатые валы 20 вращаютс в противоположных направлени х . Устройство может быть установлено так, чтобы проволоки элементов 1 проходили не в горизонтальном направлении .
На фиг. 8 схематически показано, что жидкость, охлажденную в испарителе теплового насоса 26, сначала пропускают через каналы 22 (фиг. 9) тела 7 средства охлаждени , -снабженного охлалсдающей поверхностью 9,котора при этом эффективно охла вдаетс . Jlimb после после этого жидкость про- nycKajoT через используемую в качестве источника тепла среду 31, в которой температура жидкости повьшаетс
до уровн температуры среды 31. После этого жидкость направл ют обратно в испаритель теплового насоса 26, где она отдает тепло.
Жидкость, пропускаема через тело 6 средства нагрева, снабженного нагревающей поверхностью 8, циркулирует через конденсатор теплового наcoca , где она нагреваетс , благодар чему температура нагревающей поверхности 8 поддерживаетс достаточно высокой.
Устройство, изображеннре на фиг.10
г и 11, при осуществлении, предлагаемого способа работает следующим образом .
При перемещении нитиноловой полосы элемента 1 сверху вниз вместе с
0 коленчатым валом 20 т ги 15 на ее концах вход т в контакт с нижними упорами 19. Б результате реле (не показано), соединенное с упором 19, заставл ет части 10, 11 тела 6 сред-,
5 ства нагрева перемещатьс , преодолева действие пружин (не показаны), в направлении друг к другу и входить в плотный контакт с нитиноловой полосой элемента 1 с обеих сторон.При этом полоса элемента 1 быстро нагреваетс до температуры фазового перехода ее материала и стремитс сжатьс . Кривошипы коленчатых валов 20 поворачиваютс в противоположных направлени х до тех пор, пока т га 15 не начнет отходить от нижнего упора 19. При этом благодар щарниру 17 соединени шатуна 16 и т ги 15 положение нитиноловой полосы элемента 1 в вертикальном направлении не измен етс , В то же врем при отходе т ги 15 от нижнего упора 19 реле отпускает части 10, 11 тела 6 и позвол ет им раздвинутьс ,в результате чего полоса элемента 1 получает возможность подниматьс .
При дальнейшем движении т ги 15 она входит в контакт с верхним упором 19, что вызывает сближение частей 12, 13 тела 7 средства охлаждени в направлении к полосе элемента 1. При этом охлаждающие поверхности 9 вход т в контакт с полосой элемента 1 и эффективно и быстро охлаж- дают ее. Затем полоса элемента 1,рас5 т гиваема коленчатым валом 20,оп ть удлин етс , после чего описанна последовательность движений повтор етс .
0
5
0
5
0
Изобретение обеспечивает возможность использовани минимальной раз ницы температур поверхностей 8 и 9. В этом случае потери тепла минимальны по абсолютной величине.
Можно также использовать несколько тепловых двигателей 29, соединенных последовательно так, чтобы каждый двигатель 29 работал при немно- го более низкой температуре фазового перехода материала его элементов 1 по отношению к предыдущему двигателю 29. В этом случае разница температур между соседними температурными диапазонами может быть очень малой. Можно также использовать лишь часть такой группы последовательно соединенных двигателей 29.
Claims (6)
1.Тепловой двигатель, содержащий один, два или более удлиненных элементов из-металлического сплава,рас- положенных параллельно друг другу, способных измен ть свою длину при определенной температуре на определенную величину по отношению к первоначальной длине и относительно легко раст гиватьс при более низких температурах , причем элементы из металлического сплава шарнирно и эксцентрично соединены . одним концом с первым ротором, а другим концом - с другим ротором, оба ротора установлены с возможностью вращени вокруг валов перпендикул рных элементам из металлического сплава, дл получени вращени при сжатии элементов из металлического сплава и раст жени последних при последующем вращении роторов
а также средства нагрева и охлаждени , установленные с возможностью их поочередного контакта с элементами из металогического сплава при перемещении последних и роторов, от л и- чающийс тем, что, с целью повьшени эффективности нагрева и охлаждени и уменьшени сопротивлени перемещению элементов из металлического сплава, средства нагрева и охлаждени выполнены в виде твердьгх тел соответственно с нагревающими и охлаждающими поверхност ми.
2.Двигатель по п. 1, о т л и - - чающийс тем, что твердые тела средств нагрева и охлаждени вьшолнены в виде двух частей, уста
ю
0
5
0
5
0
0
5
новленных с возможностью контакта с элементами из металлического сплава с двух сторон, причем части этих тел выполнены с возможностью управл емого перемещени одна к другой до плотного контакта их поверхностей с элементами из металлического сплава и в обратном направлении.
3.Двигатель по пп. 1 или 2, о т- личающийс тем, что роторы выполнены в виде коленчатых валов, расположенных р дом взаимно симмет- pичнo а каждый элемент из металлического сплава соединен с расположенными напротив друг друга кривошипами коленчатых валов.
4.Двигатель по пп. 1-3, отличающийс тем, что элементы из металлического сплава.соединены с роторами посредством закрепленных на концах элементов шарнирно сочлененных т г, с обеих сторон последних установлены упоры, рассто ние между которыми меньше диаметра траектории движени роторов, дл управлени перемещением частей твердых тел средств нагрева и охлаждени .
5.Способ преобразовани тепловой энергии в механическую посредством, теплового двигател путем нагрева .
;.выполненного из металлического сплава элемента до определенной температуры , при которой измен ютс его физические свойства, в частности модуль упругости, и использовани этого изменени в качестве движущей силы теплового двигател , о т л и - чающийс тем, что нагрев элемента из металлического сплава осуществл ют посредством передаваемого с помощью одного или нескольких тепловых насосов тепла окружающей среды, и тепловой насос привод т в действие посредством части механической энергии, создаваемой двигателем.
6. Способ по п. 5, отличающий с тем, что посредством части создаваемой двигателем механической энергии перемещают судно, на котором установлен двигатель,и в качестве окружающей среды, тепло которой передают элементу из металлического сплава, используют воду,ок- ружающ то судно.
Приоритет по пунктам: 03.06.83 щ) пп. 5 и 6. 02.12.83 по пп. 1-4.
3Z7
,28
О
Фиг. 2
26
7
Фие,3
26
2f
21
JJ
PUQ.
Фиг. 5
0i/e. 7
i
Фаз, //
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI832016A FI832016A0 (fi) | 1983-06-03 | 1983-06-03 | Foerfarande och anordning foer omvandling av vaermeenergi till mekanisk energi |
| FI834438A FI76405C (fi) | 1983-06-03 | 1983-12-02 | Foerfarande foer omvandling av vaerme-energi till mekanisk energi. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1386039A3 true SU1386039A3 (ru) | 1988-03-30 |
Family
ID=26157462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU853856874A SU1386039A3 (ru) | 1983-06-03 | 1985-02-01 | Тепловой двигатель и способ преобразовани тепловой энергии в механическую посредством теплового двигател |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4756158A (ru) |
| EP (1) | EP0144406B1 (ru) |
| AU (1) | AU3015484A (ru) |
| DE (1) | DE3481075D1 (ru) |
| FI (1) | FI76405C (ru) |
| SU (1) | SU1386039A3 (ru) |
| WO (1) | WO1984004947A1 (ru) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2213256C2 (ru) * | 2002-11-21 | 2003-09-27 | Умаров Георгий Рамазанович | Способ преобразования тепловой энергии в полезную работу |
| US8800282B2 (en) * | 2009-11-20 | 2014-08-12 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicle energy harvesting device having discrete sections of shape memory alloy |
| US8299637B2 (en) * | 2009-12-16 | 2012-10-30 | GM Global Technology Operations LLC | Shape-memory alloy-driven power plant and method |
| US8938965B1 (en) | 2011-05-27 | 2015-01-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Thermal powered reciprocating-force motor |
| CN110529348B (zh) * | 2019-09-27 | 2021-11-26 | 大连大学 | 一种利用形状记忆合金实现热能-机械能转换的热机装置 |
| DE202023100127U1 (de) | 2023-01-11 | 2023-02-03 | Rüdiger Schloo | Strom- und Wärmeerzeugung unter Verwendung von sog. Formgedächtnis-Legierungen durch Nutzung der Umgebungstemperatur |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1476719A1 (de) * | 1964-08-05 | 1969-03-27 | Taylor John Edward | Thermische Maschine |
| US4175390A (en) * | 1974-12-27 | 1979-11-27 | George Koslow | Solid stress motor |
| US4086769A (en) * | 1975-05-19 | 1978-05-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Compound memory engine |
| US4150544A (en) * | 1976-10-14 | 1979-04-24 | Pachter John J | Engine |
| US4117680A (en) * | 1976-12-07 | 1978-10-03 | Solergy, Inc. | Continuous loop shape memory effect heat engine |
| DE2756093A1 (de) * | 1977-12-16 | 1979-06-21 | Dieter Knauer | Waermekraftmaschine |
| US4275561A (en) * | 1978-08-03 | 1981-06-30 | Wang Frederick E | Energy conversion system |
| DE2933199A1 (de) * | 1979-08-16 | 1981-03-26 | Bernd Dipl.-Ing. 8000 München Hahn | Vorrichtung zur umwandlung von waerme in mechanische energie |
| US4246754A (en) * | 1979-03-12 | 1981-01-27 | University Of Illinois Foundation | Solid state thermal engine |
| GB2072756B (en) * | 1980-03-18 | 1984-08-15 | Sharp Kk | Shape memory effect heat engine |
| FR2502253A1 (fr) * | 1981-03-20 | 1982-09-24 | Souteyrat Joseph | Moteur thermique dont le systeme calorifere a une action mecanique directe |
| US4397151A (en) * | 1982-03-22 | 1983-08-09 | Houlton Samuel S | Heat engine |
| SU1134778A1 (ru) * | 1983-04-07 | 1985-01-15 | Trotsenko Ivan V | Тепловой двигатель |
-
1983
- 1983-12-02 FI FI834438A patent/FI76405C/fi not_active IP Right Cessation
-
1984
- 1984-05-30 AU AU30154/84A patent/AU3015484A/en not_active Abandoned
- 1984-05-30 EP EP84902342A patent/EP0144406B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-05-30 WO PCT/FI1984/000043 patent/WO1984004947A1/en not_active Ceased
- 1984-05-30 US US06/705,429 patent/US4756158A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-05-30 DE DE8484902342T patent/DE3481075D1/de not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-02-01 SU SU853856874A patent/SU1386039A3/ru active
-
1988
- 1988-04-28 US US07/187,278 patent/US4800722A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент US № 4086769, кл. 60/527f опублик. 1978. Авторское свидетельство СССР № 1134778, кл. F 03 G 7/06, 1983. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI834438A0 (fi) | 1983-12-02 |
| FI76405B (fi) | 1988-06-30 |
| EP0144406B1 (en) | 1990-01-17 |
| FI834438L (fi) | 1984-12-04 |
| AU3015484A (en) | 1985-01-04 |
| WO1984004947A1 (en) | 1984-12-20 |
| US4756158A (en) | 1988-07-12 |
| US4800722A (en) | 1989-01-31 |
| EP0144406A1 (en) | 1985-06-19 |
| DE3481075D1 (de) | 1990-02-22 |
| FI76405C (fi) | 1988-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2263727C (en) | Thermal hydraulic engine | |
| US4086769A (en) | Compound memory engine | |
| SU1386039A3 (ru) | Тепловой двигатель и способ преобразовани тепловой энергии в механическую посредством теплового двигател | |
| US3940932A (en) | Noncombustion engine | |
| US4235075A (en) | Method and apparatus for converting relatively low temperature heat energy into useful work | |
| US4563876A (en) | Linear output nitinol engine | |
| US4415171A (en) | Control system and shaft seal for Stirling cycle machine | |
| US4257231A (en) | Heat engine | |
| US5878571A (en) | Device for amplifying the output of a driven machine | |
| US4423596A (en) | Thermal engine | |
| US4646523A (en) | Wire engine for water pumps | |
| RU2099595C1 (ru) | Теплодвигатель (варианты) и термоэлемент | |
| US3733974A (en) | Piston cylinder combination | |
| SU1404681A1 (ru) | Способ преобразовани тепловой энергии в механическую | |
| US374123A (en) | hopkins | |
| SU1315649A1 (ru) | Тепловой мартенситный двигатель | |
| SU1268793A1 (ru) | Тепловой двигатель | |
| FI75402C (fi) | Vaermekraftmaskin foer oeverfoering av vaermeenergi till mekanisk energi. | |
| CA1261636A (en) | Method and equipment for converting thermal energy to mechanical energy | |
| EP2401498A2 (en) | Apparatus for the utilisation of thermal radiation | |
| US20230358215A1 (en) | Solar power system | |
| KR20190070374A (ko) | 프레넬 렌즈를 이용한 태양광 발전장치 | |
| JPH0196477A (ja) | 熱を利用した動力装置 | |
| SU1101630A1 (ru) | Газова криогенна машина | |
| RU2011887C1 (ru) | Тепловой двигатель |