[实用新型]利用温差使材料变形作功的内能机

说明书

本发明涉及一种动力机械领域。

多年来，世界各国科学家提出了各种利用某些材料温差形状记忆效应产生自然机械变形进行作功的热能机方案。其结构和原理大同小异，即将“U”形镍钛合金丝周期性的先后浸入冷、热水槽中，并将其在水中收缩和伸张变形产生的往复运动转换成旋转运动。其中最有代表性的是1973年美国班克斯等人研制的一种镍钛合金热能机。它显示出生命力，但工作效率低，通常不超过4％到6％（见冶金工业出版社出版的“特殊的金属”一书第101页至第103页）。

本发明任务是为挖掘能源，采用一种新型结构，以提高现有热能机的工作效率，提出以少量热能去“诱发”并利用材料形状记忆效应所释放出的很大的内能来压缩液体作功的一种新型动力机－－内能机。

上述发明任务是通过如下方案完成的。

本发明所提出的内能机采用形状记忆合金材料为主要元件，其特征在于它主要是由液缸［3］，活塞［6］，形状记忆合金管或棒［4］，助力弹簧［15］，工质压缩容器（漏斗）［21］，喷咀［11］，以及液池［25］，冷凝器［9］，调压阀［10］，单向阀［16］、［18］，加热泵［13］，冷却泵［1］，液泵［20］，壳体［28］组成，形状记忆合金管或棒［4］置于液缸［3］内活塞［6］顶部和液缸顶部之间，对形状记忆合金管或棒［4］进行周期性加热和冷却的进液口［14］通过加热泵［13］和冷却泵［1］分别与液池［25］和冷却液源相通，出液口［2］与外界相通，助力弹簧［15］置于液缸内活塞［6］之下，工质压缩容器［21］上装有喷咀［11］和进液单向阀［16］，液池［25］内的液体通过液泵［20］经单向阀［16］泵入工质压缩容器［21］内，液泵［20］与单向阀［16］之间装有控制工质压缩容器（漏斗）［21］内液体压力的单向阀［18］，并与液池［25］相通。

此外还有以下几个特征：

内能机上的形状记忆合金管或棒［4］采用螺旋弹簧或三根（包括三根）以上直杆结构。

内能机上的工质压缩容器［21］采用漏斗结构，漏斗的尖端装有喷咀［11］，喷咀［11］上装有控制工作压力和流速的调压阀［10］。

对内能机上的形状记忆合金管或棒［4］进行周期性加热和冷却的液泵［1］、［13］、［20］通过电器控制部分［24］控制。

内能机上的密封壳体［28］上装有对作功后的液态工质所产生的蒸气进行冷凝净化的冷凝器［9］。

本发明所提供的内能机，是把在一定温差范围内可产生形状变化的材料如镍钛合金材料［4］置于液缸［3］顶端和活塞［6］之间，形状记忆合金材料可以做成螺旋弹簧管或棒，也可采用具有其它形状的管或棒，形状记忆合金管或棒一端与液缸［3］顶端固定，另一端与液缸内的活塞［6］固定，也可自由放置在其内。活塞可以采用平顶或尖顶结构。活塞［6］和活塞环［7］将不可压缩液体如水密封在液缸［3］和工质压缩容器［21］内，该容器采用漏斗形，其尖端装有可与工质液体连通的调压阀［10］及喷咀［11］。电器部分［24］按一定要求去控制冷却泵［1］，加热泵［13］及液泵［20］进行工作。液泵［20］之后装有可与工质压缩容器［21］侧相连通的进液单向阀［16］和可与液池［25］相连通的回液单向阀［18］，作功后的液体蒸气可以进入冷凝器［9］中。本发明所提供的内能机工作过程是对形状记忆合金材料（即管或棒）进行周期性加热和冷却后，使形状记忆合金管或棒发生形变，从而推动活塞在液缸内往复运动，当活塞下行时压缩液缸［3］和工质压缩容器［21］内的不可压缩液体通过其安装的喷咀喷射出高速液流对外作功。对形状记忆合金材料周期性加热和冷却的加热泵［13］、冷却泵［1］以及对工质压缩容器［21］充液的液泵［20］通过电器控制部份［24］按工作要求进行控制。

本发明具有多种实用功能，它与冲击式水轮机［12］配套使用，可以输出动力并带动发电机发电；当其喷射出的高速液体的流速大到一定程度时，可以直接进行切割或打孔加工；当其与柔性压头配套使用时，可以进行冲压加工；作功后的工质液体蒸气通过冷却水管［8］的冷却后，在冷凝器［9］中得以冷凝净化或淡化，这对浊水和海水尤其有意义。

本发明具有以下优点：