Тепловой шаговый двигатель Советский патент 1986 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии низкопотенциальных источников в механическую энергию прерывистого поворотного движения, а именно к тепловым шаговым двигателям, и может быть использовано при создании агрегатов автоматики теплоэнергетических установок.

Цель изобретения - повышение удельной мон1,ности и КПД.

На фиг. 1 представлен двигатель, разрез, в положении, в котором движительный элемент рабочего органа введен в зацепление с валом отбора мощности; на фиг. 2 - то же, в положении, в которо.м вал отбора мощности введен в зацепление с фиксирующим элементом; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. I.

Двигатель содержит корпус 1 и установленный в нем подпружиненный в осевом направлении при помощи пружин 2 рабочий орган в виде тепловой трубы 3 из сплава с термоме.ханической памятью (например, из титано-никелевого сплава, где 53-54% никеля, остальное - титан), набитой капиллярным материалом 4. Тепловая труба 3 выполнена из двух последовательно соединенных частей 5 и 6, причем термомеханическая память части 5 выражена в кручении вокруг продольной оси, а части (5 - в сокращении ее длины. Двигатель содержит также источники нагрева и охлаждения в виде коаксиально установленных относитель но трубы 3 горячего и холодного теплообменников 7 и 8 соответственно, а также переключатель, выполненный в виде размещенного между последними теплообменного выступа 9 трубы 3. Теплообменники 7 и 8 также выполнены в виде тепловых труб. Зазор между теплообменниками 7 и 8 равен разнице длин трубы 3 в растянутом и сжатом положениях.

В корпусе 1 на подшипниках 10 установлен вал 11 отбора мощности. С рабочим органом - трубой 3 жестко соединен движительный элемент 12, установленный с возможностью сцепления с валом 11 отбора мощности. Двигатель имеет также фиксируюидий элемент в виде цилиндра 13 для удержания вала 11 при холостом ходе рабочего органа - трубы 3. На внутренней поверхности корпуса 1 и па наружной поверхности одного конца вала 11 выполнены продольные пазы 14 и 15 соответственно. Цилиндр 13 установлен подвижно в продольном направлении между пружинами 2 и движительным эле.ментом 12 и снабжен установленными в пазах 14 корпуса 1 наружными продольными выступами 16 и внутренними, равнорасположенными по окружности продольными выступами 17 для взаи.модействия с пазами 15 вала 11 при холостом ходе рабочего органа - трубы 3. Число внутренних выступов 17 цилиндра 13 равно

количеству щагов двигателя за один полный оборот вала 11. Движительный элемент 12 выполнен в виде диска 18 с расположенными против пазов 15 вала 11 продольны.ми выступами 19.

Двигатель работает следующим образом. Теплообменный выступ 9 (фиг. 1) трубы 3 соприкасается с горячи.м теплообменником 7, нагревается, передавая тепло трубе 3, часть 5 которой при температуре, например,

от 40 до 60°С поворачивается на определенный угол (щаг) и при помощи движительного элемента 12 поворачивает вал 11 отбора мощности, оставаясь в крайнем левом положении (фиг. 1) при дальнейшем повышении

5 температуры, например, до 70°С. В это время нагретая zio определенной температуры, например, 70°С, часть 6 трубы 3 сокращается (фиг. 2), Теплообменный выступ 9 движется от горячего теплооб.менника 7 к холодному теплообменнику 8, движительный

0 элемент 12 выводится из зацеплениия с валом 11, и, двигая собой цилиндр 13, вводит последний в зацепление с валом 11, сжимая пружины 2. При дальнейшем охлаждении, например, до 60-40°С

5 часть 5 трубы 3 вместе с движительным элементом 12 поворачивается в обратно.м направлении до первоначального заданного положения, оставаясь в нем при дальнейшем уменьщении температуры, например, до 30°С. В это время часть 6 трубы 3 при0 нимает соответствующую форму (фиг. 1), движительный элемент 12 входит в зацепление с валом 11 отбора мощности и пружины 2 за счет силы сжатия, толкая ц-илиндр 13, освобождают последний из зацепления с валом 11. Теплообменный выс туп 9, соприкасаясь с горячим теплообменником 7, нагревается, передавая тепло трубе 3. Далее описанный цикл повторяется.

Формула изобретения

0 1. Тепловой шаговый двигатель, содержащий корпус, установленный в нем подпружиненный в осевом направлении рабочий орган из сплава с термомеханической памятью, источники нагрева и охлаждения с переключателем, установленным на рабо чем органе, вал отбора мощности, установленный с возможностью сцепления с последним, и жестко соединенный с рабочим органом движительный эле.мепт, а также фиксирующий элемент для удержания вала

0 при холостом ходе рабочего органа, отличающийся тем , что, с целью повышения удельной мощности и КПД, рабочий орган выполнен в виде тепловой трубы из двух последовательно соединенных частей, память одной из которых выражена в сокращении длины,

5 а память другой - в кручении вокруг продольной оси, источники нагрева и охлаждения выполнены в виде коаксиально установленных относительно трубы теплообменНИКОВ, а переключатель - в виде размещенного между последними теплообменного выступа.

2. Двигатель но п. 1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности корпуса и на наружной поверхности одного конца вала выполнены продольные пазы, фиксирующий элемент выполнен в виде установленного между пружиной и движительным элементом подвижного в продольном направлении цилиндра с установленными в пазах

корпуса наружными продольными выступами и внутренними равнорасположеннымн по окружности продольными выступами для взаимодействия с пазами вала при холостом ходе рабочего органа, причем число внутренних выступов равно количеству щагов двигателя за один полный оборот вала.

3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что движительный элемент выполнен в виде диска с расположенными против пазов вала продольными выступами.

/

.З