устройство для преобразования тепловой энергии в механическую

Формула изобретения

Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее корпус, включающий область нагрева с расположенным в ней постоянным магнитом, область охлаждения и ротор, выполненный из ферромагнитных пластин, которые установлены на отдельных спицах ротора, при этом указанные пластины выполнены из никеля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для привода различных механизмов.

Известны устройства для преобразования тепловой энергии в механическую, в частности магнитно-тепловой двигатель, содержащий корпус с зонами нагрева и охлаждения, расположенные в корпусе постоянный магнит и кольцеобразный ротор, выполненный в виде чередующихся участков термомагнитного материала, выполненных в виде инверсионных постоянных магнитов, и теплоизоляционного материала. При охлаждении участка магнитного ротора, находящегося в непосредственной близости к постоянному магниту, до температуры инверсии направление намагниченности в нем и, следовательно, направление его поля изменятся на противоположное. Под действием силы отталкивания противоположно направленных полей ротор начинает вращаться.

Однако в связи с потерями тепла между холодным и горячим участками ротора недостатками этого устройства являются малая мощность и низкий КПД, а также использование дорогих интерметаллических соединений.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение дополнительной механической энергии.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в увеличении КПД двигателя внутреннего сгорания путем преобразования тепловой энергии отработавших газов ДВС в механическую энергию.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащем корпус, в котором установлены постоянный магнит, области нагрева и охлаждения, а также ротор из ферромагнитного материала, особенностью является то, что пластины ротора установлены на отдельных спицах, а материалом пластин является никель.

Известно, что воздух обладает очень низкой теплопроводностью, таким образом, разделяя кольцеобразный ротор на отдельные участки, мы повышаем градиент температур между ними.

Температура точки Кюри никеля составляет 631 К (358^oС), т.е. находится в диапазоне рабочих температур отработавших газов ДВС.

На чертеже показана схематическая модель устройства для преобразования тепловой энергии в механическую.

Устройство состоит из корпуса 1, содержащего область нагрева 2 с расположенным в ней постоянным магнитом 3 и область охлаждения 4, а также ротор 5, выполненный из отдельных ферромагнитных пластин 6, материалом которых является никель. С целью уменьшения теплопроводности и повышения градиента температур пластины установлены на отдельных спицах ротора 7, например через 60^o. Через термоизоляционную втулку ротор закреплен на валу 8, установленном на подшипниках в корпусе.

Устройство работает следующим образом.

В области нагрева 2 за счет проходящих через нее выхлопных газов двигателя происходит нагревание локального участка ротора, находящегося в непосредственной близости к постоянному магниту 3. При достижении температуры выше точки Кюри (Т_е) никелевой пластины этот локальный участок становится немагнитным, а магнит притягивает дальний холодный участок ротора, который сохраняет ферромагнитное состояние. Равновесие нарушается и ротор начинает вращаться. При дальнейшем нагревании участка ротора, находящегося вблизи постоянного магнита, вращение будет постоянным. Восстановление ферромагнитных свойств происходит в области охлаждения 4. Охлаждение может происходить за счет циркуляции рабочей жидкости по трубопроводу, включенному в систему охлаждения двигателя.

Вращающий момент магнитно-теплового двигателя (Р_вр) создается в результате притяжения части ротора, сохранившей свое ферромагнитное состояние, к постоянному магниту статора и пропорционален объему этой части ротора (V), его намагниченности (J) и полю, создаваемому постоянным магнитом (Н)

Р_вр~VJH.

Предлагаемое устройство позволяет получить дополнительную энергию от сгораемого топлива ДВС и повысить эффективность эксплуатации автотранспорта. Полученную дополнительную мощность можно использовать различными способами, например для зарядки пружинного стартера машины, для привода электрогенератора, для привода насоса теплоносителя в системе обогрева кабины и т.п.