[發明專利]一種利用形狀記憶合金實現熱能-機械能轉換的熱機裝置

有效

• 申請號: 201910926987.2
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110529348B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 董桂馥;閆語童;尤博;林楠;楊浩
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 李猛

1.一種利用形狀記憶合金實現熱能-機械能轉換的熱機裝置，其特征在于，包括活塞式固態熱能轉換裝置(4)；所述活塞式固態熱能轉換裝置(4)包括外殼(14)、上活塞(6)、下活塞(15)和SMA彈簧(7)；外殼(14)的底部封閉，頂部開口，側壁上設有熱水入口(10)、冷水入口(11)、熱水出口(8)和冷水出口(9)；上活塞(6)和下活塞(15)均位于外殼(14)內，SMA彈簧(7)位于上活塞(6)和下活塞(15)之間，上活塞(6)頂部設有連接軸(12)；所述下活塞(15)底部伸出固定軸，固定軸底部設有下擋板，下擋板側壁與外殼(14)貼合，當下活塞(15)位于收縮位置時，冷水入口(11)位于下擋板上方，當下活塞(15)位于伸展位置時，下擋板與外殼(14)底部貼合，上擋板和下擋板之間形成密封艙室，上擋板和下擋板設有密封墊；所述活塞式固態熱能轉換裝置(4)成對設置并分別與杠桿(3)轉動連接，油壓機(1)的伸縮軸也與杠桿(3)轉動連接，離油壓機(1)遠的活塞式固態熱能轉換裝置(4)的連接軸(12)與杠桿(3)一端轉動連接，杠桿(3)另一端與油壓機(1)的伸縮軸轉動連接，杠桿(3)與兩個活塞式固態熱能轉換裝置(4)的連接點之間設有支點，兩個活塞式固態熱能轉換裝置(4)的連接點與支點的距離均為L1，一個離油壓機(1)近的活塞式固態熱能轉換裝置(4)的連接軸(12)與杠桿(3)中部轉動連接點與杠桿(3)另一端與油壓機(1)的伸縮軸轉動連接的連接點距離為L2，L2為L1兩倍；伸縮軸上設有應變片(2)，應變片型號為：KH高溫焊接應變片，工作溫度：-50-350℃，電阻：350歐姆；柵長：5mm，自補償膨脹系數：11、16×微應變/℃；所述熱水入口(10)和熱水出口(8)分別通過管道與熱水箱相連，熱水箱還與熱能收集裝置相連，熱能收集裝置采用的是一個剛性絕熱容器；熱水箱與熱水入口(10)之間設有微型泵(5)，冷水入口(11)和冷水出口(9)分別通過管道與冷水箱相連，冷水入口(11)與冷水箱之間設有微型泵(5)；微型泵(5)通過單片機進行控制，為了更高效的工作，在活塞式固態熱能轉換裝置(4)中設有溫度傳感器來監測活塞式固態熱能轉換裝置(4)內的實時溫度，并將信息傳送到主控板，以實現對微型泵(5)的開閉，控制熱水與冷水循環的節奏，盡可能減小形狀記憶合金滯后溫度對活塞式固態熱能轉換裝置(4)工作的影響。

2.根據權利要求1所述的一種利用形狀記憶合金實現熱能-機械能轉換的熱機裝置，其特征在于，所述SMA彈簧(7)中部通過固定架(13)與外殼(14)固定，上活塞(6)和下活塞(15)的側壁均與外殼(14)貼合，上活塞(6)和下活塞(15)內部設有通路，上活塞(6)上方設有上擋板，上擋板側壁與外殼(14)貼合，上活塞(6)和下活塞(15)在外殼(14)內的伸展位置和收縮位置之間滑動。

3.根據權利要求2所述的一種利用形狀記憶合金實現熱能-機械能轉換的熱機裝置，其特征在于，當上活塞(6)和下活塞(15)位于所述收縮位置時，SMA彈簧(7)為收縮狀態，上活塞(6)封閉熱水入口(10)，熱水出口(8)位于上活塞(6)上方，上擋板位于熱水出口(8)上方，下活塞(15)封閉冷水出口(9)，冷水入口(11)位于下活塞(15)下方。

4.根據權利要求2所述的一種利用形狀記憶合金實現熱能-機械能轉換的熱機裝置，其特征在于，當上活塞(6)和下活塞(15)位于所述伸展位置時，SMA彈簧(7)為伸展狀態，上活塞(6)封閉熱水出口(8)，熱水入口(10)位于上活塞(6)下方，下活塞(15)封閉冷水入口(11)，冷水出口(9)位于下活塞(15)上方。