Устройство для получения механической энергии

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ, содержащее корпус с установленным в нем с возможностью вращения валом, соединенную с последним спиральную аккумулирующую пружину и связанный с пружиной через храповой механизм термочувствительный рабочий элемент, отличающееся тем, что, с целью уменьщення габаритов и увеличения мощности, устройство снабжено дополнительным храповым механизмом и деформирующим элементом в виде спиральной пружины, соединенной с валом через дополнительно установленную муфту сцепления и связанной с термочувствительным элементом через дополнительный храповой меха низм, а термочувствительный элемент выполнен в виде спирали из материала с термомеханической памятью. S СО 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(59 F 03 G 7 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3573103/25-06 (22) 05.04.83 (46) 15.01.85. Бюл. № 2 (72) П. П; Пашкявичюс, К. М. Рагульскис и P-T. А. Толочка (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (53) 621.486 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 909257, кл. F 03 G 7/06, 1982.

2. Патент Франции № 2082333, кл. F 03 G 7/00, опублик. 1972. (54) (57) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЛ ЭНЕРГИИ, содержащее корпус с установленным в нем с воз„Я0„„1134777 A можностью вращения валом, соединенную с последним спиральную аккумулирующую пружину и связанный с пружиной через храповой механизм термочувствительный рабочий элемент, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов и увеличения мощности, устройство снабжено дополнительным храповым механизмом и деформирующим элементом в виде спиральной пружины, соединенной с валом через дополнительно установленную муфту сцепления и связанной с термочувствительным элементом через дополнительный храповой меха.низм, а термочувствительный элемент выполнен в виде спирали из материала с термомеханической памятью.

1134777

Изобретение относится к машино- и приборостроению, а именно к устройствам преобразования тепловой энергии низкотемпературных источников тепла в механическую с аккумулированием механической энергии при помощи пружины, и может быть использовано для привода механизмом различного назначения, например часов или других приборов.

Известно устройство для получения механической энергии — тепловой двигатель, содержащий корпус с установленным в нем с возможностью вращения валом, соединенную с последним при помощи штока и зубчато-реечной передачи аккумулирующую пружину и связанный с пружиной термочувствительный рабочий элемент в виде гармоникообразной пластины из сплава, обладающего термомеханической памятью формы (1).

Недостатком этого двигателя является необходимость использования для получения вращательного движения дополнительного механизма преобразования поступательного перемещения во вращение, а также неравномерность движения выходного звена.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для получения механической энергии, содержащее корпус с установленным в нем с возможностью вращения валом, соединенную с последним спиральную аккумулирующую пружину и связанный с пружиной через храповой механизм термочувствительный рабочий элемент (2) .

Недостатками известного устройства являются его большие габариты, обусловленные громоздкой конструкцией термочувствительного элемента, выполненного из шарнирно соединенных металлических тяг, связанных с нетермочувствительными пластинами, и наличием сложной системы шестерен, соединяющих термочувствительный элемент с пружиной, а также недостаточная мощность устройства, обусловленная малой величиной относительной тепловой деформации термочувствительного рабочего элемента и потерями энергии в кинематических парах.

Цель изобретения — уменьшение габаритов и увеличение мощности.

Указанная цель достигается тем, что устройство для получения механической энергии, содержащее корпус с установленным в нем с возможностью вращения валом, соединенную с последним спиральную аккумулирующую пружичу и связанный с пружиной через храповой механизм термочувствительный рабочий элемент, снабжено дополнительным храповым механизмом и деформирующим элементом в виде спиральной пружины, соединенной с валом через допол5

30 нительно установленную муфту сцепления и связанной с термочувствительным элементом через дополнительный храповой механизм, а термочувствительный элемент выполнен в виде спирали из материала с термомеханической памятью.

На чертеже представлена предлагаемая кинематическая схем а устройства для получения механической энергии.

Устройство содержит корпус 1 с установленным в нем с возможностью вращения валом 2. На последнем жестко закреплена спиральная аккумулирующая пружина 3, с которой связан через храповой механизм

4 термочувствительный рабочий элемент 5, выполненный в виде спиральной прудкины из материала с термомеханической памятью формы. Форма раскрученной спирали задается термочувствительному элементу 5 при его пластической деформации выше температуры структурного превращения его материала. Устройство снабжено также дополнительным храповым механизмом 6 и деформирующим элементом 7 в виде спиральной пружины, соединенной с валом 2 через муфту 8 сцепления, причем деформирующий элемент 7 связан с термочувствительным элементом 5 через дополнительный храповой механизм 6. Храповые колеса механизмов 4 и 6 могут свободно вращаться на валу 2 и для обеспечения их одностороннего вращения взаимодействуют с корпусом 1 посредством собачек 9 и 10 соответственно. Деформирующий элемент 7 предназначен для накопления механической энергии, необходимой для скручивания охлажденного термочувствительного элемента 5.

Устройство для получения механической энергии работает следующим образом.

Вначале спиральная аккумулирующая пружина 3 закручивается вращением вала

2 от постороннего источника механической энергии (на чертеже не показан). При этом управляемая муфта 8 сцепления находится в выключенном состоянии, а термочувствительный элемент 5 — в «холодном» состоянии. Затем управляемая муфта 8 сцепления переводится во включенное состояние, отключается посторонний источник энергии и спиральная аккумулирующая пружина

3 под действием внутренних напряжений начинает раскручиваться, вращая вал 2 в обратном направлении и отдавая ему накопленную энергию. При этом часть энергии идет на скручивание деформирующего элемента 7, что способствует возрастанию

его момента. После того как момент деформирующего элемента 7 станет больше момента сопротивления раскрученного термочувствительного элемента 5 в «холодном» состоянии, начинает вращаться колесо храпового механизма 6 и тем самым скручиваться связанный с ним термочувствительный

1134777

Составитель Л. Тугарев

Редактор К. Волощук Техред, И. Верес Корректор А. Знмокосов

Заказ 10057/33 Тираж ИБ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 элемент 5. В это время колесо храпового механизма 4 стоит неподвижно, а колесо храпового механизма 6 будет вращаться до тех пор, пока не произойдет полное скручивание термочувствительного элемента 5.

После скручивания к термочувствительному элементу 5 подводится тепло и при его нагреве выше температуры структурного превращения проявляется эффект термомеханической памяти, т. е. элемент 5 «вспоминает» свою первоначальную форму в виде спирали в раскрученном состоянии. При этом в элементе 5 возникают восстанавливающие напряжения, и после того как созданный ими момент станет больше момента спиральной аккумулирующей пружины 3, начинает вращаться соединенное с ней колесо храпового механизма 4 и вращается до полного раскручивания элемента 5, т.е. до того, пока элемент 5 полностью восстановит свою первоначальную форму.

Таким образом, при вращении колеса 20 храпового механизма 4 производится скручивание спиральной аккумулирующей пружины 3 на определенный угол и тем самым пополнение ее энергии. При вращении храпового механизма 4 колесо храпового механизма 6 стоит неподвижно, а деформирующий элемент 7 через управляемую муфту 8 сцепления, закрепленную на валу 2, накапливает энергию. После полного восстановления формы термочувствительным элементом 5 он охлаждается и при температуре 30 ниже структурного превращения становится сравнительно легко деформируемым. После того как его момент сопротивления станет меньше момента деформирующего элемента 7, начинает вращаться колесо храпового механизма 6 и скручиваться связанный с ним M термочувствительный элемент 5. При этом для деформации элемента 5 израсходуется энергия, накопленная в деформирующем элементе 7. После полного скручивания элемента 5 к нему вновь подводится тепло, и при нагреве выше температуры структурного превращения он вновь восстанавливает свою первоначальную форму. Далее процесс циклически повторяется аналогично изложенному выше.

При сбалансированном теплоснабжении термочувствительного элемента 5 устанавливается непрерывчы и режим работы устройства, при котором происходит периодическое пополнение энергии спиральной аккумулирующей пружины 3 за счет тепловой, величина которого равна расходу энергии на валу 2 за цикл работы элемента 5. Наличие управляемой муфты 8 сцепления позволяет установить интервал характеристики спиральной аккумулирующей пружины 3, в котором оно работает, а также использовать устройство при выключенной муфте 8 сцеп-. ления как обычный пружинный двигатель.

Предлагаемое устройство имеет уменьшенный по сравнению с прототипом диаметральный габарит при одинаковой выходной мощности — порядка габарита приводимой им в движение аккумулирующей пружины, наличие которой позволяет стабилизировать момент на валу при различных рабочих положениях термочувствительного. элемента. Большая величина относительной тепловой деформации термочувствительного элемента из материала с памятью обеспечивает повышение мощности устройства при одинаковых размерах термочувствительных элементов.