Тепловой шаговый двигатель Советский патент 1988 года по МПК F03G7/06 

V(A,

|

Фаг./

с выступанием внутрь одного из от- зерстий установлен фиксирующий элемент, выполненный в виде шарика 27, При нагреве ТВ, а вместе с ним и птока он начинает сокращаться вследствие проявления эффекта термомехани, ческой памяти, элемент с шариком на-

чинает двигаться до соприкосновения с источником 10 охлаждения. ТВ осты вает, одновременно понижая т-ру штока. При дальнейшем охлаждении ТВ шток начинает растягиваться, передвигая ТВ от источника 10 к источнику 9 нагрева, 3 ил.

Изобретение позволяет повысить КЩ и расширить функциональные возможности двигателя путем обеспечения взаимодействия штока при его возвратном перемещении с ротором при неизменном направлении вращения последнего. Корпус 1 выполнен в виде цилиндрической стенки- 12, внутренняя поверхность которой образована кольцеп вым цилиндрическим пазом, выполненным в торце корпуса. В стенке выполнены два радиальных вертикальных отверстия, расположенные диаметрально противоположно со смещением друг относительно друга по дпине паза, рав1-гым рабочему ходу штока 7. Шток выполнен из сплава с термомеханической .памятью его переменной длины и имеет тепло- , обменный выступ (ТВ) 8. Отверстия соединены между собой двумя спираль- .ными канавками с противоположным направлением закрутки и с продольными прямыми участками на концах канавок. Канавки выполнены на наружной и внутренней поверхностях стенки корпусао Движительный 5 выполнен в виде двух жестко соединенных между собой концентричных кольцевых цилиндрических выступов одинаковой длины и соединен подшипником со штоком. На внутренней поверхности наружного и на наружной поверхности внутреннего выступов на их концах вьтолнены располо - женные одна напротив другой полусферические ямки, в одной из которых с (О

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии низкопотен циальных источников в механическую энергию прерьшистого поворотного движения за счет тепловых дефор- маций штока из сплава с термомеханической памятью и может быть исполь- {зовано при создании агрегатов автома- (тики теплоэнергетических установок. : Целью изобретения является повы- иение КПД и расширение функциональных возможностей путем обеспечения взаимодействия штока при его возвратном перемещении с ротором при неизменном направлении вращения последне- го,

I На фиг,1 представлен двигатель при крайнем левом положении движитель ноге элемента, осевой разрез; на ,2 - то же, при крайнем правом Положении движитёльного элемента (ис- гочники нагрева и охлаждения не покайаны); на фиг,3 - разрез А-А на фиг., 1,

Двигатель содержит корпус i с установленным на подшипниках 2 рото-- ром 3 невзаимодействующий посредством ПОДВИЖНОГО в осевом направлении шли- девого соединения 4 с ротором 3 дви- йсительный элемент 5, Последний соеди- ней посредством пошипника 6 со што- ком 7 из сплава с термомеханической памятью его переменной длины. Шток 7 Имеет теплообменный выступ 8, разме- Иденный между источниками 9 и 10 соот- Ветственно нагрева и охлаждения, Шток 7 и источники 9, 10 выполнены в виде тепловых труб, набитых капиллярным материалом 11, пропитанным легкокипящим теплоносителем. Корпус I выполнен в виде цилиндрической стенки 2, внутренняя поверхность которой

образована кольцевым цилиндрическим пазом 13, выполненным в торце 14 корпуса I. В стенке 12 выполнень два радиальных вертикальных отверстия 15 и 16, расположеннь1е диаметрально противоположно со смещением друг относи- :тельно друга по длине паза 13, равным рабочему ходу штока 7, Отверстия 15 и 16 соединены между собой спиральными канавками 17 и 18 с противоположным направлением закрутки и с продольными прямыми участками 19-22 на концах канавок 17, 18, Канавка 17 выполнена на наружной поверхности стенки 12 корпуса I, а канавка 18 - на внутренней ее поверхности, Дви- жительный элемент 5 выполнен в виде двух жестко соединенных между собой концентричных кольцевых цилиндрических выступов 23, 24 одинаковой длины. На внутренней поверхности наружного выступа 23 и на наружной поверхности внутреннего выступа 24 на их концах выполнены расположенные одна напротив другой полусферические ямки 25, 26, в одной из которых с высту- панием внутрь одного из отверстий 15, 16 стенки 12 корпуса 1 установлен фиксирующий элемент, выполненный в виде шарика 27, На центральном выступе 28 корпуса 1 с его наружной стороны выполнены шлицевые пазы 29, 30, а на внутренней поверхности внутреннего выступа 24 элемента 5 - шлицы 31 для фиксации движитёльного элемента 5 в крайних его положениях от поворо та вокруг оси при поочередном взаимодействии нишцев 31 с пазами 29 и 30,

.Тепловой шаговьй двигатель работает следующим образом.

В положении, изображенном на фиг,1 теплообменный выступ 8 штока 7 сопри-

касается с источником 9 нагрева и на- гревается, передавая тепло штоку 7, В это время шток 7 находится в растя19 канавки 17 от позиции 38 до позиции 39. ИЛпйцы 31 входят в зацепление с пазами 29, при этом элемент 5

нутом положении, движительный элемент t с ротором 3 не вращается, В позиции

5 находится в крайнем левом положении, а шарик 27 - в позиции 32 в ямке 26.

При нагревании теплообменного выступа 8, а вместе с ним и штока 7 до

39 шарик 27 по отверстию 15 свободно падает в ямку 26 в позицию 32. Шток 7 при этом находится в растянутом положении, а теплообменный выстемпературы, например, 50°С шток 7 на-10 уп 8 соприкасается с источником 9

чинает сокращаться вследствие проявления эффекта термомеханической памя ти, движительный элемент 5 с шариком 27 начинает двигаться вправо, причем шарик 27, находясь в ямке 26, первоначально движется по продольному прямому участку 21 канавки 18 от позиции

32до позиции 33, а шлицы 31 выходят из зацепления с пазами 29. Движитель- ньй элемент 5 с ротором 3 при этом не вращается. Затем шарик 27 движется по спиральной канавке 18 от позиции

33до позиции 34 и поворачивает дни- жительный элемент 5, а вместе с ним и ротор 3 против часовой стрелки. При дальнейшем сокращении штока 7

и движении движительного элемента 5 вправо шарик 27 движется по продоль ному прямолинейному участку 22 ка

навки 18 до позиции 35, шлицы 31 вхо- 30 штока при его возвратном перемещении дят в зацепление с пазами 30, и дви- с ротором при неизменном направле1ши

жительный элемент 5 с ротором 3 не вращаются. Теплообменный выступ 8 соприкасается с источником 10 охлаждения, остывает, одновременно понижая температуру штока 7, который находится в сжатом положении (фиг.2). Шарик 27 по отверстию 16 свободно падает в ямку 25 в позицию З б. При дальнейшем охлаждении теплообменного выступа 8 и штока 7 до температуры, например, +30°С, шток 7 начинает растягиваться в результате проявления обратимого эффекта термомеханической ,памяти, передвигая выступ 8 от источника 10 б хлаждения к источнику 9 нагрева, а движительный элемент 5 - влево. Шарик 27, находясь в ямке 25, движется от позиции 36 до позиции 37 по продольному прямому участку 20 канавки 17, а шпицы 31 выходят из зацепления с пазами 30, при этом движи- тельный элемент 5 с ротором 3 не вращается. Затем.шарик 27 движется по канавке 17 от позиции 37 до позиции 38 и вращает движительный элемент 5 с ротором 3 против часовой стрелки. При дальнейшем движении элемента 5 шарик 27 движется по прямому участку

19 канавки 17 от позиции 38 до позиции 39. ИЛпйцы 31 входят в зацепление с пазами 29, при этом элемент 5

с ротором 3 не вращается, В позиции

39 шарик 27 по отверстию 15 свободно падает в ямку 26 в позицию 32. Шток 7 при этом находится в растянутом положении, а теплообменный 8 соприкасается с источником 9

нагрева и начинает нагреваться. Далее описанный цикл повторяется.

Формула изобретения

15

0

Тепловой шаговый двигатель, содержащий корпус с установленным на подшипниках ротором, взаимодействующий посредством подвижного в осевом направлении шлицевого соединения с ро-- тором движительньй элемент, соединенный со штоком из сплава с термомеханической памятью его переменной длины, несущим теплообменный выступ, разме- 5 щенный между источниками нагрева и

охлаждения,отличающийся - тем, что, с целью повьшдения КПД и

расширения функциональных возможнос- тей путем обеспечения взаимодействия

0

5

вращения последнего, движительный элемент соединен со штоком посредством дополнительно установленного подшипника, корпус выполнен в виде ци.-i-. ., линдрической стенки, внутренняя поверхность которой образована кольцевым цилиндрическим пазом, выполненным в торце корпуса, в стенке выполнены - два радиальных вертикальнь1Х отверстия, расположенные диаметрально противоположно со смещением друг относительно друга по длине паза, равньм рабочему ходу штока, и соединенные между со-

, бой двумя спиральными канавками с противоположным направлением закрутки и с продольными прямыми участками . на концах канавок, последние выполне- ны соответственно на наружной и внут- ренней поверхности стенки корпуса, движительный элемент выполнен в виде двух жестко соединенных между собой концентричных кольцевых цилиндрических выступов одинаковой длины, на

е внутренней поверхности наружного и на наружной поверхности твнутреннего выступов на их концах выполнены расположенные одна напротив другой полусферические ямки, в одной из которых

0

с выступанием внутрь одного из отверстий стенки корпуса дополнитель

i 7 /5 , ,

Д 15JS. .UiQJ. V-

222025

но установлен фиксирующий элемент, выполненный в виде шарика.

31 2 23

31