[发明专利]能量获取系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及能量获取系统，且更具体地涉及一种形状记忆合金热力发动机。

背景技术

热能通过许多工业、装配和制造过程产生。汽车、小型装备和重型装备也产生热能。一些该热能是废热，其为机器、电气装备和工业过程产生的热量，对于该热量没有找到或计划有益的应用，且其通常是废的副产品。废热可源自于机器，例如发电机，或来自于工业过程，例如钢、玻璃或化学生产。运输燃料的燃烧也产生废热。

发明内容

能量获取系统包括热力发动机和与该热力发动机的SMA材料直接接触的热传导元件。热传导元件可被配置为接收热区域的热能且将接收的热量的一部分通过传导传送至SMA材料。热力发动机可包括第一可旋转带轮、从第一可旋转带轮间隔开的第二可旋转带轮、和绕第一可旋转带轮的一部分布置在第一径向距离处且绕可第二可旋转带轮布置在第二径向距离处的形状记忆合金(SMA)材料。第一和第二径向距离可限定SMA带轮比。附加地，正时带可被绕第一可旋转带轮的一部分布置在第三径向距离处且绕第二带轮的一部分布置在第四径向距离处，其中第三和第四径向距离可限定正时带轮比，其不同于SMA带轮比。

SMA材料可与第一温度的热区域和低于第一温度的第二温度的冷区域热连通。SMA材料可被配置为选择性地在马氏体至奥氏体之间改变晶相，且由此响应于暴露于第一温度而进行收缩和伸展中的一种，且还响应于暴露于第二温度而进行伸展和收缩中的一种，由此将热区域和冷区域之间的热能梯度转换为机械能。

在一种配置中，发电机可被与第一和第二可旋转带轮中的至少一个联接，且可被配置为将带轮的旋转机械能转换为电能。

热传导元件可包括绕热排气管布置的可旋转衬套，或热排气管自身的可旋转部分。气体可流动穿过排气管，其中该气体可通常具有大于或等于热区域的第一温度的温度。在另一种配置中，热传导元件可包括具有外SMA接触表面的可旋转热传递带轮，和从SMA接触表面径向向内布置的对流式热传递部分。这种热传递带轮的对流式热传递部分可包括例如叶轮，或多个热传递翅片。

当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本发明的一些最佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。

附图说明

图1是包括热力发动机的能量获取系统的示意图；

图2是图1的热力发动机的示意性侧视图；

图3是能与图1的能量获取系统一起使用的另一热力发动机的示意性侧视图；

图4是例如图2或图3中所示的热力发动机的做功图的示意图；

图5是图1的热力发动机的示意性侧视图，其被配置为从源接收热能且产生机械输出；

图6是内燃发动机排气管的示意性透视图，该排气管具有旋转区段，该旋转区段被配置为引导热量至形状记忆合金带；

图7是热传导元件的示意性横截面视图，该元件例如为可旋转带轮，其包括较SMA接触面径向地向内的叶轮；

图8是热传导元件的示意性横截面视图，该元件例如为可旋转带轮，其包括较SMA接触面径向地向内的热传递翅片；

具体实施方式

参考附图，其中相同的参考标记在多个图中对应于相同或相似的部件，图1示出了能量获取系统10。其它附图中所示和所述的附图和部件可被并入且与图1中所示的那些一起使用。所示的能量获取系统10包括热力发动机14、从动部件16和联接装置17，其配置为选择性地将从动部件16与热力发动机14连结。

能量获取系统10使用具有第一温度的第一流体区域或热区域18。热区域18可与热源处于热传递连通中，该热源例如为废热，或可代表具有相对较暖温度以有助于热力发动机14的操作的任意区域，如这里所述。能量获取系统10还使用具有第二温度的第二流通区域或冷区域20，所述第二温度通常低于热区域18的第一温度。冷区域20可与冷却源处于热传递连通中，该冷却源例如为冷流体，或可代表具有相对较冷温度以有助于热力发动机14的操作的任意区域，如这里所述。热区域18和冷区域20的指定或与其相关的温度，如“第一”或“第二”是任意的且不具限制性。

热力发动机14，如这里所述，被配置为将热能从热区域18和冷区域20之间的温差转换为机械能。能量获取系统10的从动部件16可被配置由为从热力发动机14内的热能至机械能的转换产生的机械能或功率驱动。