ПРИВОД Российский патент 1994 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к устройствам для получения механической энергии за счет тепловых деформаций элементов с термомеханической памятью формы и может быть использовано в машиностроении, судостроении при создании приводов различных машин, механизмов, насосов, клапанов, домкратов, роботов-манипуляторов, использующих тепловую энергию газообразных или жидких теплоносителей.

Известен силовой привод, содержащий корпус, верхнее и нижнее основания которого соединены между собой коаксиально установленными цилиндрическими силовыми элементами, и патрубки подвода и отвода нагревающего и охлаждающего теплоносителей, при этом боковая поверхность корпуса выполнена гофрированной, силовые элементы последовательно соединены между собой, а свободные концы крайних элементов жестко укреплены соответственно на верхнем и нижнем основаниях, элементы выполнены из материалов с памятью формы увеличения или уменьшения длины при нагревании и охлаждении, причем память формы материалов соседних элементов выполнена противоположной [1] .

Недостатком этого привода является низкая эффективность работы из-за большого непроизводительного расхода теплоносителя. Это связано с тем, что количество теплоты, поступающей через штуцера, остается постоянным вне зависимости от длины силовых элементов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является привод, содержащий корпус, тепловые элементы из сплава с памятью формы, выполненные в виде двух изогнутых переплетенных между собой линий, прикрепленные одним концом к корпусу, другим к выходному звену отбора мощности и разнесенные между средствами нагрева и охлаждения элементов, выполненными в виде двух направляющих полых болтов с обращенными друг к другу продольными щелями для подачи соответственно горячего и холодного теплоносителей [2] .

Недостатком этого привода является большой расход теплоносителя.

Целью изобретения является снижение расхода теплоносителей.

Поставленная цель достигается тем, что привод, содержащий корпус, тепловые элементы из сплава с памятью формы, выполненные в виде двух изогнутых переплетенных между собой линий, прикрепленные одним концом к корпусу, другим к выходному звену отбора мощности и разнесенные между средствами нагрева и охлаждения элементов, выполненными в виде двух направляющих полых болтов с обращенными друг к другу продольными щелями для подачи соответственно горячего и холодного теплоносителей, снабжен сильфонами, каждый из которых одной стороной герметично соединен с торцом направляющего болта, а другой - с концом теплового элемента.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый привод, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - фрагмент теплового элемента в распрямленном виде.

Привод содержит корпус 1, выполненный в виде опорной плиты, и прикрепленные к ней одним концом тепловые элементы 2 из сплава с термомеханической памятью формы, например из никелида титана с температурным диапазоном проявления памяти от 35 до 70^оС, выполненные в виде двух изогнутых переплетенных между собой линий. Другим концом тепловые элементы 2 прикреплены к выходному звену 3 отбора мощности. Тепловые элементы 2 размещены между средствами нагрева и охлаждения, выполненными в виде двух направляющих параллельных полых болтов 4 и 5 с обращенными друг к другу продольными щелями 6 и 7 для подачи соответственно горячего и холодного теплоносителей, например горячего воздуха с температурой до 90^оС и холодного воздуха с температурой до 20^оС. Элементы 2 выполнены в виде лент 8 и 9. Изгибы лент 8 и 9 зеркально симметричны друг другу относительно плоскости симметрии болтов 4 и 5. Каждая из лент 8 и 9 выполнена перфорированной с равнорасположенными в местах ее наибольшей кривизны отверстиями 10, частично охватывающими болты 4 и 5. Между отверстиями 10 в каждой ленте выполнены боковые односторонние поперечные пазы 11, посредством которых ленты 8 и 9 переплетены друг с другом. Длина пазов 11 равна половине ширины лент 8 и 9, ширина пазов 11 больше толщины лент. Ленты 8 и 9 прикреплены к корпусу 1 одними концами болтов 4 и 5, продетыми через концевые отверстия лент, с помощью гаек 12. На других концах болтов 4 и 5 с возможностью перемещения вдоль них установлено выходное звено 3 отбора мощности. Свойство памяти формы тепловым элементам 2, собранным из лент 8 и 9, придано путем холодной пластической деформации сжатия при перемещении выходного звена 3 отбора мощности в направлении корпуса 1. Привод также содержит сильфоны 13 и 14, каждый из которых с одной стороны жестко и герметично закреплен на торце направляющих болтов 4 и 5 соответственно, а с другой стороны - на концах соответствующих лент 8 и 9.

Привод работает следующим образом.

После подачи горячего воздуха в полость болта 4 и поступления его через щель 6 на ленты 8 и 9 последние нагреваются до температуры выше 70^оС и вследствие проявления эффекта памяти формы в их материале распрямляются. При этом элементы 2 удлиняются и перемещают выходное звено 3 отбора мощности вдоль направляющих болтов 4 и 5 в направлениях от корпуса 1, совершая рабочий ход до упора, образуемого головками болтов 4 и 5. При этом благодаря сильфону 13 при изменении формы лент 8 и 9 исключается непроизводительный расход теплоносителя.

После прекращения подачи горячего воздуха через полость болта 4 и нагрева лент 8 и 9 элементы 2 охлаждаются подачей холодного воздуха в полость болта 5 и далее через щель 7 непосредственно на ленты 8 и 9. Вследствие обратимости эффекта памяти формы ленты 8 и 9 сжимаются, возвращая элементы 2 в исходное состояние. При этом благодаря сильфону 14 при изменении формы лент 8 и 9 исключается непроизводительный расход теплоносителя.

Цикл работы может быть многократно повторен.

При выполнении болтов необходимо, чтобы длина их головки была достаточной для того, чтобы исключалось смятие сильфонов. Так как сильфоны крепятся на торце болтов, то длина головки болтов должна быть не меньше длины сильфона в сложенном состоянии.

Более эффективная работа привода за счет снижения непроизводительного расхода теплоносителей является достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1506164, кл. F 03 G 7/06, 1987.

2. Авторское свидетельство СССР N 1330342, кл. F 03 G 7/06, 1986.

Использование: приводы различных машин, применяемых в машиностроении, судостроении, робототехнике. Сущность изобретения: средства нагрева и охлаждения выполнены в виде двух направляющих полых болтов с обращенными друг к другу продольными щелями для подачи горячего и холодного теплоносителей, а тепловой элемент размещен между щелями. Каждая лента выполнена перфорированной, между отверстиями выполнены боковые односторонние поперечные пазы, посредством которых ленты переплетены друг с другом. При таком выполнении болты одновременно являются элементами крепления лент, средствами подачи на них теплоносителей и направляющими перемещения выходного звена. Для исключения непроизводительного расхода теплоносителей использованы сильфоны, которые исключают подачу теплоносителей вне зоны лент. 3 ил.

ПРИВОД, содержащий корпус, тепловые элементы из сплава с памятью формы, выполненные в виде двух изогнутых переплетенных между собой линий, закрепленные одним концом к корпусу, другим - к выходному звену отбора мощности и разнесенные между средствами нагрева и охлаждения элементов, выполненными в виде двух направляющих полых болтов с обращенными одна к другой продольными щелями для подачи соответственно горячего и холодного теплоносителей, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода теплоносителей, он снабжен сильфонами, каждый из которых одной стороной герметично соединен с торцом направляющего болта, а другой - с концом теплового элемента.