Мартенситный двигатель
Изобретение,относится к области машиностроения и позволяет повысить экономичность путей локализации подачи теплоносителей (ТН) в зону расположения рабочих элементов (РЭ) и обеспечения регулирования деформаций и напряжений элементов. Кожух (К) 13 каждого РЭ 10 шарнирно соединен одним торцом 19 с наружным ободом 2 с.совпадением оси шарнира 9 каждого К 13 с осями входного патрубка 14 последнего и выходного пат-рубка 12 коллек /(Г /I ( г --% Rif .тора 11. Средство распределения ТН выполнено в виде размещенных под выходными патрубками 15 К 13 пластин 24 для дросселирования потока ТН. Тяги 16 установлены между внутренним ободом 4 и каждым РЭ 10 и пропущены через шарниры 9 перпендикулярно их осям с возможностью возвратно-поступательного движения. Один конецкаждой тяги 16 соединен с шарниром 8 обода 4, а на втором ее конце установлен подвижный упор 17 с фиксатором 18. Каждый РЭ 10 прижат одним концом к упору 17, а другим закреплен на торце 19. Оси тяг 16 и К 13 совмещены. Регулировка деформаций и напряжений РЭ осущест-. вляется передвижением упоров 17 вдоль тяг 16 с последующт м их фиксированием . Регулирование рабочих характеристик осуществляется непосредственно во время работы двигателя изменением эксцентриситета осей 3 и 5 ободьев 2 и 4. 1 3.п. ф-лы, 1 ил. 7 а sg (Л с со о со со О5 У v/ 7S 24
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (594 F 03С 7 06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3978484/25-06 (22) 18.11.85 (46) 15.04.87. Бюл. Р 14 (72) Б.С.Крылов, Б.,И,Иванов, В.АеЛихачев и В,ф.Мозгунов (53) 621.486(088.8). (56) Авторское. свидетельство СССР
ll- 1094984, кл. F 03 G 7/06, 1983.
Авторское свидетель ство СССР
Ф 1261378, кл. F 03 G 7/06, 07.01.85. (54) MAPTEHCHTHbM ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение, относится к области машиностроения и позволяет повысить экономичность путем локализации подачи теплоносителей (ТН) в зону расположения рабочих элементов (P3) и обес— печения регулирования деформаций и напряжений элементов. Кожух (К) 13 каждого Р3 10 шарнирно соединен одним торцом 19 с наружным ободом 2 с сов— падением оси шарнира 9 каждого К 13 с осями входного патрубка 14 послед— него и выходного патрубка 12 коллек„„SU„„1303736 А 1. тора t1. Средство распределения ТН выполнено в виде размещенных под выходными патрубками 15 К 13 пластин 24 для дросселирования потока ТН. Тяги
16 установлены между внутренним ободом 4 и каждым Р3 10 и пропущены через шарниры 9 перпендикулярно их осям с возможностью Возвратно-поступательного движения. Один конец каждой тяги
16 соединен с шарниром 8 обода 4, а на втором ее конце установлен подвижный упор !7 с фиксатором 18. Каждый
РЭ 10 прижат одним концом к упору 17, а другим закреплен на торце 19. Оси тяг 16 и К 13 совмещены. Регулировка деформаций и напряжений Р3 осущест-. a вляется передвижением упоров 17 вдоль тяг 1о с лоследтхе(им их фиксирояаии- (/) ем. Ре гулирование рабо чих характеристик осуществляется непосредственно во время работы двигателя изменением эксцентриситета осей 3 и 5 ободьев 2 2 и 4. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
13037
Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, в которых для получения механической энергии используются теплбвые деформации рабочих элементов из материала с эффектом памяти формы, и может быть использовано, например, для привода электрогенератора за счет энергии тепловых отходов производства. 10
Целью изобретения является повышение экономичности путем локализации подачи теплоносителей в зону расположения рабочих элементов и обеспечения регулирования деформаций и напряжений 15 элементов.
Ua чертеже изображена кинематическая схема предлагаемого мартенситного двигателя. 20
Двигатель содержит корпус 1, наружный обод 2, закрепленный на оси 3, и внутренний обод 4, закрепленный на оси 5. Ось 3 наружного обода 2 установлена в опорах 6 корпуса 1 с воз- 25 можностью вращения и снабжена звеном
7 отбора мощности, например, в виде закрепленной на оси 3 шестерни. Оси
3 и 5 установлены эксцентрично друг относительно друга, С ободьями 2 и 4 З0 при помоши шарниров 8 и 9 соединены рабочие элементы 10 из материала с эффектом памяти формы, например из нитинола, Двигатель имеет также подвижный коллектор 11 для подачи на элементы 10 теплоносителей с обращенными в сторону рабочих элементов l0 выходными патрубками 12. Двигатель снабжен отдельными для каждого рабочего элемента 10 кожухами 13 с входными и выходными патрубками 14 и 15, соответственно для подачи и удаления теплоносителей. Между внутренним ободом 4 и каждым рабочим элементом 10 установлены тяги 16 с IIopBHKHbMH упо- 45 рами 17 и фиксаторами 18 последнчх.
Каждый кожух 13 соединен одним тор-. цом 19 при помощи шарнира 9 с наружным ободом 2 с совпадением оси шарнира 9 каждого. кожуха 13 с осями вход- 0 кого патрубка 14 последнего и выходного патрубка 12 коллектора 11. На корпусе 1 установлены магистрали 20 и 21 с двумя парами вентилей 22 и 23 соответственно, для подачи холодного и горячего теплоносителей в фазах охпаждения и нагрева рабочих элементов 10. Двигатель имеет также средство распределения теплоносителей в виде размещенных под выходными патрубками 15 кожухов 13 пластин 24 для дросселирования потока теплоносителей. Тяги 16 пропущены через шарниры
9 кожухов 13 перпендикулярно осям этих шарниров 9 с возможностью возвратно-поступательного движения. Один конец каждой тяги 16 соединен с одним из шарниров 8 внутреннего обода 4, а на втором ее конце установлен подвижный упор 17. Каждый рабочий элемент 10 прижат одним концом к упору
17, а другим концом закреплен на шарнирном торце. 19 кожуха 13, при этом оси тяг 16, рабочих элементов 10 и кожухов 13 совмещены. Двигатель снабжен также. кареткой 25, установленной с возможностью возвратно-поступательного движения в направляющих 26 корпуса j при помощи ходового винта 27 в направлении эксцентриситета ободьев
2 и 4; а ось 5 внутреннего обода 4 жестко закреплена в каретке 25.
Диаметры ободьев 2 и 4 и расстояние между ними определяют с учетом числа ,и параметров рабочих элементов 1 О, обеспечивая при этом максимальную массу материала элементов 10 в единице рабочего объема и развитую их теплообменную поверхность. Для этого рабочие элементы 10 выполнены в виде размещенных внутри кожухов 13 винтовых пружин, ч Го позволяет достигн уть заданных величин рабочих усилий при увеличенном эксцентриситете осей 3 и
5 ободьев 2 и 4 и за счет этого добиться более эффективного полезного использования тепловых деформаций элементов 10 при компактном выполнении двигателя, Двигатель работает следующим образом.
Для запуска двигателя и его работы необходимо попеременно то нагревать, то охлаждать рабочие элементы 10, причем при нагреве необходимо поддерживать температуру горячеro теплоносителя, незначительно превышающую точку конца обратного мартенситного превращения материала элемента 10, а при охлаждении — поддерживать температуру холодного теплоносителя, несколько меньшую температуры конца прямого мартенситного превращения.
Нагреваясь, рабочие элементы 10 стремятся восстановить свои исходные размеры и создают усилие между ободьями
2 и 4, действующее по линии вдоль
3 13037 шарниров 8 и 9. Наличие шарниров 8 и
9 обеспечивает отсутствие изгибающих напряжений в "à"áî÷èõ элементах 10 независимо от взаимного углового расположения ободьев 2 и 4 в любой момент 5 времени.
При подаче в кожухи 13 холодного жидкого теплоносителя происходит прямое мартенситное превращение материала рабочих элементов 10, сопровож->0 даемое 2-3-кратным снижением модуля
его нормальной упругости, вследствие чего напряжения в рабочих элементах
10 резко падают и происходит деформация с обратным знаком по отношению к деформации, возникающей при нагреве рабочих элементов 10. Величина деформации рабочих элементов 10 по мере вращения ободьев 2 и 4 постоянно изменяется из-sa эксцентриситета осей 3 и
5 ободьев 2 и 4 ° При подаче в кожухи
13 горячего жидкого теплоносителя вся неупругая деформация, полученная в результате охлаждения рабочего элемента 10, преобразуется в упругую за счет эффекта памяти формы. Далее рабочий цикл повторяется.
Смена теплоносителей с горячего на холодный осуществляется попеременно с помощью пластин 24 для дросселиравания потока теплоносителя, которые при вращении кожухов !3 вместе с ободом 2 распределяют подачу теплоносителя из коллектора 11 в кожухи
13, осуществляя постоянную постепен- 35 ную смену теплоносителя с холодного на горячий и обратно. Оптимальный режим расхода теплоносителей для каждой фазы рабочего цикла обеспечивается поворотом вентилей 22 и 23, подсоеди- 40 ненных к общим магистралям 20 и 21, с холодным и горячим теплоносителями.
Из-за большого различия механических характеристик матерчала в состоя-4 5 нии аустенита и мартенсита величинаработы, совершаемой рабочими элементами 10 при нагреве, превышает величину рабаты по деформации рабочих элементов 10 при их охлаждении, что позволяет получать полезную работу.
Вследствие того, что при изготовлении невозможно сдслать так, чтобы все рабочие элементы 10 имели одинаковые силовые параметры, и вследствие. изме-55 нения их энерго-механических характеристик, в процессе эксплуатации необходимо осуществлять их подгонку при сборке и работе двигателя, Регу36 лировка деформаций и напряжений рабочих элементов 10 осуществляется передвижением упоров 17 вдоль тяг 16 с последующим фиксированием упоров 17 на тягах 16 при помощи фиксаторов 18.
Регулирование рабочих характеристик (скорости вращения оси 3 мощности, передаваемой звену 7, и др.) осуществляется непосредственно во время работы двигателя изменением эксцентриситета осей 3 и 5 ободьев 2и 4, перемещением каретки 25 вдоль направляющих 26 корпуса 1 при помощи ходового винта 27. Все это обеспечивает повышение экономичности двигателя. формула изобретения
1. Мартенситный двигатель, содержащий корпус, наружный и внутренний эксцентричные ободья, один из которых установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, шарнирно соединенные с ободьями рабочие элементы из материала с эффектом памяти. формы, а также подвижный коллектор для подачи на элементы теплоносителей с обращенными в сторону рабочих элементов выходными патрубками и средство распределения теплоносителей, а т л и ч аю шийся тем, чта, с целью повышения экономичности путем локализации подачи теплоносителей в зону расположения рабочих элементов и обеспечения регулирования деформаций и напряжений элементов, он дополнительно снабжен отдельными для каждого рабочего элемента кожухами с входными и выходными патрубками для подачи на элементы и удаления теплоносителей, а также установленными между внутренним ободом и каждым рабочим элементом тягами с подвижными упорами и фиксаторами последних, каждый кожух шарнирно соединен одним торцом с йаружным ободом с совпадением оси шарнира каждого кожуха с осями входного патрубка последнего и выходного патрубка коллектора, средство распределения теплонс сителей выполнено в виде размещенных под выходными патрубками кожухов пластин для дросселирования потока теплоносителей, тяги пропущены через шарниры кожухов перпендикулярно осям этих шарниров с возможностью возвратно-поступательного движения, один конец каждой части соединен с шарниром внутреннего обода, а на другом ее кон130373б
Составитель Л. Тугарев
Техред N.Õoäàíè÷:
Корре кто р Л. Пилипен ко
Редактор Л.Повхан
Тираж 427 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 1287/35
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, це установлен подвижный упор, каждый рабочий элемент прижат од— ним концом к последенему, а дру— гим концом закреплен на шарнирном торце кожуха, при этом оси тяг, раб очих элементов и кожухов совмещены.
2, Двигатель по п.f, о т л и ч а— ю шийся тем,. что он дополнительно снабжен кареткой, установленной с возможностью возвратно"поступательного движения в направлении эксцентриситета ободьев, а ось одного из ободьев жестко закреплена в каретке.
