[发明专利]一种利用形状记忆合金实现热能-机械能转换的热机装置

权利要求书

1.一种利用形状记忆合金实现热能-机械能转换的热机装置，其特征在于，包括活塞式固态热能转换装置(4)；所述活塞式固态热能转换装置(4)包括外壳(14)、上活塞(6)、下活塞(15)和SMA弹簧(7)；外壳(14)的底部封闭，顶部开口，侧壁上设有热水入口(10)、冷水入口(11)、热水出口(8)和冷水出口(9)；上活塞(6)和下活塞(15)均位于外壳(14)内，SMA弹簧(7)位于上活塞(6)和下活塞(15)之间，上活塞(6)顶部设有连接轴(12)；所述下活塞(15)底部伸出固定轴，固定轴底部设有下挡板，下挡板侧壁与外壳(14)贴合，当下活塞(15)位于收缩位置时，冷水入口(11)位于下挡板上方，当下活塞(15)位于伸展位置时，下挡板与外壳(14)底部贴合，上挡板和下挡板之间形成密封舱室，上挡板和下挡板设有密封垫；所述活塞式固态热能转换装置(4)成对设置并分别与杠杆(3)转动连接，油压机(1)的伸缩轴也与杠杆(3)转动连接，离油压机(1)远的活塞式固态热能转换装置(4)的连接轴(12)与杠杆(3)一端转动连接，杠杆(3)另一端与油压机(1)的伸缩轴转动连接，杠杆(3)与两个活塞式固态热能转换装置(4)的连接点之间设有支点，两个活塞式固态热能转换装置(4)的连接点与支点的距离均为L1，一个离油压机(1)近的活塞式固态热能转换装置(4)的连接轴(12)与杠杆(3)中部转动连接点与杠杆(3)另一端与油压机(1)的伸缩轴转动连接的连接点距离为L2，L2为L1两倍；伸缩轴上设有应变片(2)，应变片型号为：KH高温焊接应变片，工作温度：-50-350℃，电阻：350欧姆；栅长：5mm，自补偿膨胀系数：11、16×微应变/℃；所述热水入口(10)和热水出口(8)分别通过管道与热水箱相连，热水箱还与热能收集装置相连，热能收集装置采用的是一个刚性绝热容器；热水箱与热水入口(10)之间设有微型泵(5)，冷水入口(11)和冷水出口(9)分别通过管道与冷水箱相连，冷水入口(11)与冷水箱之间设有微型泵(5)；微型泵(5)通过单片机进行控制，为了更高效的工作，在活塞式固态热能转换装置(4)中设有温度传感器来监测活塞式固态热能转换装置(4)内的实时温度，并将信息传送到主控板，以实现对微型泵(5)的开闭，控制热水与冷水循环的节奏，尽可能减小形状记忆合金滞后温度对活塞式固态热能转换装置(4)工作的影响。

2.根据权利要求1所述的一种利用形状记忆合金实现热能-机械能转换的热机装置，其特征在于，所述SMA弹簧(7)中部通过固定架(13)与外壳(14)固定，上活塞(6)和下活塞(15)的侧壁均与外壳(14)贴合，上活塞(6)和下活塞(15)内部设有通路，上活塞(6)上方设有上挡板，上挡板侧壁与外壳(14)贴合，上活塞(6)和下活塞(15)在外壳(14)内的伸展位置和收缩位置之间滑动。

3.根据权利要求2所述的一种利用形状记忆合金实现热能-机械能转换的热机装置，其特征在于，当上活塞(6)和下活塞(15)位于所述收缩位置时，SMA弹簧(7)为收缩状态，上活塞(6)封闭热水入口(10)，热水出口(8)位于上活塞(6)上方，上挡板位于热水出口(8)上方，下活塞(15)封闭冷水出口(9)，冷水入口(11)位于下活塞(15)下方。

4.根据权利要求2所述的一种利用形状记忆合金实现热能-机械能转换的热机装置，其特征在于，当上活塞(6)和下活塞(15)位于所述伸展位置时，SMA弹簧(7)为伸展状态，上活塞(6)封闭热水出口(8)，热水入口(10)位于上活塞(6)下方，下活塞(15)封闭冷水入口(11)，冷水出口(9)位于下活塞(15)上方。