Тепловой двигатель Советский патент 1986 года по МПК F03G7/06 

фиг. 2

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к тепловым двигателям, в которых для получения механической энергии используются тепловые деформации твердых термочувствительных элементов из материала с термомеханической памятью, и может быть использовано в различных механизмах для привода элементов, совершающих возвратно-посту нательное движение.

Цель изобретения - повышение эффективности путем увеличения рабочего хода и обеспечения возможности его регулирования за счет раздельного включения силовых пакетов с введением промежуточных остановов.

На фиг. 1 изображен предлагаемый тенловой двигатель, разрез по оси приемной камеры; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - упорный фланец для крепления термочувствительных элементов - стержней; на фиг. 5 - втулка с упорными фланцами, осевой разрез; на фиг. 6 - диск, вид вдоль оси с частичным разрезом по оси одного из центрирующих роликов; на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Тепловой двигатель содержит корпус 1 и установленные на нем вдоль центрирующей направляющей 2 упорные фланцы 3, попарно соединенные между собой изогнутыми термочувствительными элементами в виде стержней 4 из материала с термомеханической памятью их выпрямленной формы (например, из сплава «Нитинол - 55). Стержни 4, которыми соединена одна пара фланцев 3, образуют силовой пакет 5. Число пакетов 5 стержней 4 равно числу пар соединенных ими фланцев 3. Двигатель имеет средство нагрева стержней 4 в виде подключенной раздельно к каждому силовому пакету 5 электрической цепи 6 и средство охлаждения стержней 4 в виде канала 7 для .подачи охладителя. Корпус 1 выполнен в виде расположенных одна в другой с возможностью взаимного перемещения внешней 8 и внутренней 9 труб. Направляющая 2 выполнена в виде расположенных по оси труб 8 и 9 и вставленных одна в другую с возможностью телескопического выдвижения втулок 10. Последние снабжены для устранения их перекосов и уменьшения изгибаю щих напряжений дисками 11 с установленными на периферии последних и прижатыми к внутренней трубе 9 центрирующими роликами 12 для уменьщения трения дисков 11 о стенки трубы 9, подпружиненными пружинами 13. Фланцы 3 и диски И прикреплены к втулкам 10. Фланцы 3 соседних втулок 10 щарнирно связаны с концами расположенных в радиальных плоскостях стержней 4 одного пакета 5.

На конце внутренней трубы 9 расположена приемная камера 14 для впуска охладителя, например воздуха, в тепловой двигатель. Камера 14 имеет внутреннюю полость

15 торообразной обтекаемой формы, образованную стенками камеры 14 и расположенным в ней конусом 16, соединенным неразъем но с центральной пластиной 17, на которой

расположены направляющие лопатки 18, неразъемно соединенные с внутренней трубой 9. Камера 14 снабжена также патрубком 19 для соединения с трубопроводом подачи воздуха от источника повышенного давления (не показаны). В патрубке 19

установлена заслонка 20 для регулирования расхода поступающего в двигатель охладителя - воздуха. На противоположном конце внешней трубы 8 корпуса 1 расположена выпускная камера 21 с патрубком 22 для отвода воздуха, аналогичная по устройству приемной камере 14. На корпусе 1 в районе выпускной камеры 21 расположена клем.мная коробка 23, соединенная электрической цепью 6 со стержнями 4. Выпускная камера 21 (фиг. 2) содержит конус 24, неразъемно соединенный с пластиной 25, которая с помощью стоек 26 соединена с внещней трубой 8. С пластиной 25 неразъемно соединена пята 27 направляющей 2. Для прохождения охлаждающего воздуха диски 11 имеют окна 28. Для удобства крепления стержней 4 на упорном фланце 3 (фиг. 4) он выполнен с приливами 29, в которых имеются выемки 30, служащие подшипниками скольжения для осей 31 стержней 4 (фиг. 2). Вырезы 32 в упорном фланце 3 предназначены для расположения в них концов стержней 4. Каждый упорный фланец 3 состоит из двух упорных дисков 33 и 34 для удобства установки осей 31 стержней 4 в выемки 30 приливов 29 при сборке.

Втулка 10 имеет с одной стороны упорного фланца 3 трубку 35 больщего диа.метра, с другой стороны - трубку 36 меньщего диаметра. Трубки 36 меньшего диаметра вставлены внутрь трубок 35 большего диаметра соседних втулок 10 для обеспечения телескопического раздвижения направляющей 2.

Диск 11 (фиг. 6) между окнами 28 имеет приливы 37, в которых расположена обойма 38 с роликом 12.

Центрирующая направляющая 2 (фиг. 7) образованная из последовательно соединенных одна с другой втулок 10, содержит канал 39, расположенный вдоль оси двигателя. В этом канале 39 размещен жгут 40 из проводников 41 электрической цепи 6, которые одними концами выведены на клеммную коробку 23, а другие концы проводников 41 пропущены в отверстия 42 втулок 10 и подсоединены к концам стержней 4, оси 31 которых изолированы от упорных фланцев 3 вкладышами 43 из электроизоляционного материала. Концы стержней 4 также покрыты изоляцией 44. Между трубками 35 и 36 установлены для увеличения расстояния между раздвинутыми втулками 10 промежуточные трубки 45. Последние имеют пазы 46, в которых находятся пластинчатые пружины 47 для фиксации телескопически раздвигаемых трубок 35, 36 и 45, предотвращения выхода их одна из другой, зажима проводников между трубками 35, 36 и 45 и обрыва электрической цепи 6. Двигатель может быть составлен из одного, двух и более пакетов 5 стержней 4.

Двигатель работает следующим образом.

При подаче электрического напряжения на стержни 4 одного пакета они нагреваются проходящим через них электрическим током и выпрямляются в результате проявления эффекта термомеханической памяти формы. В результате втулки 10 раздвигаются, выдвигая внутреннюю трубку 9 из внешней трубы 8. Для охлаждения стержней 4 открывается заслонка 20, охлаждающий воздух проходит в приемную камеру 14 и через направляющие лопатки 18 поступает в канал 7, где проходит между стержнями 4, охлаждает их и через выпускную камеру 21 удаляется из двигателя. Охлажденные стержни 4 претерпевают обратное термомеханическое превращение, т.е. изгибаются, что вызывает сокращение расстояния между упорными фланцами 3 втулок 10, в результате труба 9 обратно втягивается в трубу 8. Далее описанный цикл повторяется. Относительное перемещение труб 8 и 9 корпуса 1 используется для привода элементов нагрузки (не показаны).

Формула изобретения

Тепловой двигатель, содержащий корпус и установленные на нем вдоль центрирующей направляющей упорные фланцы, попарно соединенные между собой изогнутыми термочувствительными элементами в виде стержней из материала с термомеханической памятью их выпрямленной формы с образованием силовых пакетов стержней по числу пар соединенных ими фланцев, а также средства нагрева и охлаждения стержней, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем увеличения рабочего хода и обеспечения возможности его регулирования за счет раздельного вклю5чения силовых пакетов с введением промежуточных остановов, корпус выполнен в виде расположенных одна в другой с возможностью взаимного продольного перемещения труб, направляющая выполнена в виде расположенных по оси труб и вставленных одна в другую с возможностью телескопического выдвижения втулок, которые снабжены дисками с установленными на периферии последних и прижатыми к внутренней трубе подпружиненными центрирующими роликами, упорные фланцы прикреплены к втулкам, при этом фланцы соседних втулок шарнирно связаны с концами расположенных в радиальных плоскостях стержней одного пакета, а средство нагрева стержней выполнено в виде подключенной раздельно к каждому силовому пакету электрической цепи.

фиг1

32

сригА

28 фиг. 5

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, и может быть использовано в различных механизмах для привода элементов, совершающих возвратно-поступательное движение. Изобретение позволяет повысить эффективность путем увеличения рабочего хода и обеспечения возможности его регулирования за счет раздельного включения силовых пакетов с введением промежуточных остановов. Тепловой двигатель содержит установленные в корпусе вдоль центрирующей направляющей 2 упорные фланцы (УФ) 3. Последние попарно соединенымежду собой изогнутыми термочувствительными элементами в виде стержней (С) 4 из материала с термомеханической памятью их выпрямленной формы. С 4, которыми соединена одна пара УФ 3, образуют силовой пакет 5. С 4 одного пакета при прохождении через них электрического тока нагреваются и выпрямляются. Втулки 10 при этом раздвигаются, выдвигая внутреннюю трубу (Т) 9 из внещней Т 8. Охлаждающий воздух поступает в приемную камеру и через направляющие лопатки поступает в канал 7. В последнем он проходит между С 4, охлаждает их и через выпускную камеру 21 удаляется из двигателя. Охлажденные С 4 изгибаются. i Это вызывает сокращение расстояния между УФ 3 втулок 10. В результате Т 9 об(Л ратно втягивается в Т 8. Далее описанный цикл повторяется. Относительное перемещение Т 8 и 9 корпуса используется для привода элементов нагрузки. 7 ил. 21 ю о: 00 2 со ot