Тепловой мартенситный двигатель

 

Изобретение относится к машиностроению . Изобретение позволяет повысить КПД путем удаления друг от друга средств нагрева и охлаждения и уменьшения их нагретых и охлажденных поверхностей при использовании жидких хладои теплоносителей и стабилизировать развиваемый на валу ISitt 15, lit 2Z П 1д « СЛ со ел 05 4 (Х. f.9 f.5 fi Фиг,1

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1315649 А1 (50 4 F 03 G 7/06

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ТЕПЛОВОЙ ИАРТЕНСИТНЪ|Й ДВИГАТЕЛЬ (2i) 3974024/25-06 (22) 10.11.85 (46) 07.06.87. Бюл. № 21 (71) ЛГУ им. А.А. Жданова (72) В.А. Лихачев и В.Ф. Иозгунов (53) 621. 486 (088. 8) (56) Патент СИА ¹ 4086769, кл. 60/527, опублик. 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 750126, кл. F 03 G 7/06, 1976. (57) Изобретение относится к машиностроению. Изобретение позволяет повысить КПД r утем удаления друг от друга средств нагрева и охлаждения и уменьшения их нагретых и охлажденных поверхностей при использовании жидких хладо- и теплоносителей и стабилизировать развиваемый на валу

f48 1519 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1315649 момент при прямом и обратном ходах рабочего элемента (РЭ). Рабочий узел

4 выполнен в виде прикрепленных к валу 3 упругого элемента 5 и радиальной направляющей 6 с подвижно установленным в последней толкателем (Т) 7 с роликом 8 и связанного с

Т 7 и элементом 5 РЭ 9 из материала с эффектом памяти формы. Последний, находясь в теплоносителе 10 резервуара 11, давит на кулачок (К) 2 через

Т 7. Вследствие этого Т 7 обкатывается по К 2 и, увлекая за собой направляющую 6 и вал 3, перебрасывает РЭ 9 в хладоноситель 12 резервуара 13. При этом маховик 20 приходит в движение и запасает энергию для переброса РЭ в резервуар 11. Это достигается за счет обратимого пре1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам преобразования тепловой энергии в механическую за счет тепловых деформаций рабочего элемента из материала с эффектом памяти формы.

Цель изобретения — повышение КПД путем удаления друг от друга средств нагрева и охлаждения и уменьшения их нагретых и охлажденных поверхнос- 10 тей при использовании жидких хладои теплоносителей, а также стабилизация развиваемого на валу момента при прямом и обратном ходах рабочего элемента. 15

На фиг, 1 изображена конструктивная схема предлагаемого двигателя с одним рабочим элементом; на фиг, 2— то же, с двумя соединенными в противофазе рабочими элементами. 20

Двигатель (фиг. 1) содержит корпус

1 с неподвижным кулачком 2. В корпусе

1 с воэможностью вращения установлен горизонтальный вал 3 с, по крайней мере, одним рабочим узлом 4 в виде прикрепленных к валу 3 упругого элемента 5 и радиальной направляющей 6 с подвижно установленным в последней толкателем, имеющим роликом 8 на конце для взаимодействия с кулачком 30

2, и связанного с упругим элементом образования колебательного движения во вращательное посредством кулисы

15 и KpHBoUlhIIB 18. Концы элемента 5 соединены с РЭ 9. с воэможностью свободного изменения формы РЭ в начале обратного и в конце прямого мартенситных превращений. Двигатель может быть снабжен по крайней мере еще одним неподвижным К и соответственно еще одной парой резервуаров.

Рабочие узлы при этом расположены в одной радиальной плоскости, а резервуары установлены на траектории перемещения РЭ т.о., что по каждую сторону от .проходящей через ось вала вертикальной плоскости размещены рядом резервуары, заполненные тепло- и хладоносителями. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

5 и толкателем 7 рабочего элемента

9 из материала с эффектом памяти формы, из никелида титана. Двигатель имеет также средство нагрева рабочего элемента 9 в виде заполненного жидким теплоносителем 10 резервуара

11 и средство охлаждения элемента 9 в виде заполненного жидким хладоносителем 12 резервуара 13. Резервуары

11 и 13 установлены на траектории перемещения рабочего элемента 9 по разные стороны от проходящей через ось вала 3 вертикальной плоскости.

Двигатель снабжен кривошипно-кулисным механизмом 14 преобразования колебательного движения вала во вращательное. Механизм 14 содержит кулису 15, связанную с валом 3 через зубчатое колесо 16 и сектор 17, и соединенный с ней кривошип 18, на оси 19 которого установлен маховик

20. Концы упругого элемента 5 соединены с рабочим элементом 9 с возможностью свободного изменения формы последнего ь начале обратного и в конце прямого мартенситных превращений. B частности, элементы 5 и 9 выполнены в виде концентричных винтовых пружин и установлены.с зазором между их торцами при охлажденном состоянии рабочего элемента 9.

131564

Двигатель (ф»»г. 2) снабжен дополнительно по крайней мере еще одним неподвижным кулачком 2 и соответственно еще одной парой резервуаров

11 и 13 с жидкими тепло- и хладоносителями 10 и 12 соответственно, а рабочие узлы 4 расположены в одной радиальной плоскости. Резервуары 11 и 13 установлены на траектории перемещения рабочих элементов 9 таким образом, что по каждую сторону от проходящей через ось вала 3 вертикальной плоскости размещены рядом

10 резервуары 11 и 13, заполненные тепло- и хладоносителями 10 и 12 соответственно °

В процессе работы двигателя рабочий элемент 9, находясь в жидком теплоносителе 10, в результате проявления эффекта памяти восстанавливает свою форму и, сж»»»»аясь, давит через толкатель 7 на кулачок 2, вследствие чего толкатель 7 роликом

8 обкатывается по профильной поверхности кулачка 2 и, увлекая за собой направляющую 6 и вал 3, поворачива— ется и перебрасывает рабочий элемент 9 в жидкий хладоноситель 12 °

При этом маховик 20 приходит в движение и запасает энергию для переброса толкателя 7 с рабочим элемен30 движения во вращательное посредством кулисы 15 и кривошипа 18. Через некоторое время после начала обратного мартенситного превращения материала рабочего эпемента 9 и восстановления его формы торец упругого элемента 5 начин»ает взаимодействовать с торцом рабочего элемента 9, препятствуя сжат»»ю последнего. В процессе дальнейшего сжатия рабочего 45 элемента 9 происходит сжатие упругого элемента 5 и запасание энергии его упругой деформации. После охлаждения в жидком хладоносителе 12 .рабочего элемента 9 происходит прямое мартенситное превращение его мате50 риала, вследствие чего резко падает модуль его упругости, и элемент 9 становится срав»»»»теJ»b»»o легко деформируемым. Пол,цейств»»е»» сил упруго с- 55 ти элемента 5 происход»»т растяжение охлажденного: »»»». мента 9 до тех пор, пока длина элемента 5 не примет первоначальное значение ° В этот мотом 9 обратно в жидкий теплоноситель

i0. Это достигается за счет обратимого преобразования колебательного

9 4 мент элементы 5 и 9 перестают взаи— модействовать друг с другом. Таким образом, ход упругого элемента 5 меньше хода рабочего элемента 9.

Дальнейшее удлинение охлажденного рабочего элемента 9 происходит за счет эффекта дополнительного ориентированного превращения, заключающегося в том, что формоизменение при прямом мартенситном превращении, начавшееся под нагрузкой, продолжает развиваться в ту же сторону после снятия нагрузки до конца превращения.

Работа двигателей, изображенных на фиг. 2 и 1, аналогична. Разница состоит в том, что рабочие элементы

9 дв»п ателя, изображенного на фиг. 2, работают в противофазе, в результате чего каждое колебание вала 3 является рабочим. Это стабилизирует развиваемый на валу 3 момент и повышает нагрузочную способность двигателя.

Использование отдельных резервуаров 11 и 13 позволяет повторно употреблять как тепло- так и хладоносители 10 и 12 с обеспечением разницы температур между ними минимальной, достаточной для работы материала рабочего элемента 9. Это обеспечивает эффективное и экономичное использование тепловой энергии.

Исключение взаимодействия рабочего и упругого элементов 9 и 5 в начале обратного и в конце прямого мартенснтного превращения материала рабочего элемента 9 позволяет уменьшить величину и потери энергии, запасаемой в упругом элементе 5. Оба указании, е фактора обеспечивают повь»шенне ЕПД двигателя.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Тепловой мартенситный двигатель, содержащ»»й корпус с неподвижным кулачком, горизонтальный вал, установленньп» в корпусе с возможностью вращен»»я, по крайней мере один рабочий узел в виде прикрепленных к валу упругого элемента и радиальной направляющей с подвижно установленным в последней толкателем с роликом на конце для взаимодействия с ку »ачком и связанного с упругим элементом и с толкателем рабочего элемента из материала с эффектом

77

Ч,1

9,9 5 12

Фиг 2

Составитель Л.Тугарев

Техред М.Ходанич

Корректор И.Ыароши

Редактор Е.Папп

Заказ 2332/35

Тираж 426 Подписное

BHIII11III Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Г1осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 131 памяти формы, а также средство нагрева рабочего элемента и средство охлаждения последнего в виде заполненного жидким хладоносителем резервуара, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем удаления друг от друга средств нагрева и охлаждения и уменьшения их нагретых и охлажденных поверхностей при использовании жидких хладо- и теплоносителей, он снабжен механизмом преобразования колебательного движения вала во вращательное, а средство нагрева выполнено в виде заполненного жидким теплоносителем резервуара, причем резервуары установлены на траектории перемещения рабочего элемента по разные стороны от проходящей через ось вала вертикальной плоскости.

?. Двигатель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что концы упругого элемента соединены с рабочим элементом с возможностью свободного изменения формы последнего в начале

5649 6 обратного и в конце прямого мартенситных превращений.

3. Двигатель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что механизм выполнен в виде кривошипно-кулисного механизма с установленным на оси кривошипа маховиком.

4. Двигатель по пп. 1-3, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с

10 целью стабилизации развиваемого на валу момента при прямом и обратном ходах рабочего элемента, он снабжен дополнительно по крайней мере еще одним неподвижным кулачком и соот15 ветственно еще одной парой резервуаров с жидкими тепло- и хладоносителями, рабочие узлы расположены в одной радиальной плоскости, а резервуары установлены на траектории пере20 мещения рабочих элементов таким образом, что по каждую сторону от проходящей через ось вала вертикальной плоскости размещены рядом резервуары, заполненные тепло- и хладоносителями.