Дилатометрический осциллятор

 

Изобретение относится к устройствам преобразования тепловой энергии в энергию тепломеханических автоколебаний стержня (С) регулируемой амплитуды и частоты и м. б. использовано при создании усилителей , генераторов и исполнительных механизмов в схемах теплоники. Изобретение позволяет повысить надежность и обеспечить регулирование частоты и амплитуды колебаний С. С помощью направляющей 17 и винта 18 устанавливают требуемый сл оо tsD 00 ел со /////////////////хУ//////////// 12 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1328579 А 1

Ж14 F 03 G 7 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4011091/25-06 (22) 14.01.86 (46) 07.08.87. Бюл. № 29 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В. А. Ерошенко и А. В. ЮревичПаранчук (53) 621.486 (088.8) (56) Патент Франции № 2082333, кл. F 03 G 7/00, опублик. 1970.

Джирлуолкер. Термические осцилляторы.

В мире науки (Scientific American), 1983, № 4, с. 90. (54) ДИЛЛТОМЕТРИЧЕСКИЙ ОСЦИЛЛЯТОР (57) Изобретение относится к устройствам преобразования тепловой энергии в энергию тепломеханических автоколебаний стержня (С) регулируемой амплитуды и частоты и м. б. использовано при создании усилителей, генераторов и исполнительных механизмов в схемах теплоники. Изобретение позволяет повысить надежность и обеспечить регулирование частоты и амплитуды колебаний С. С помощью направляющей

17 и винта 18 устанавливают требуемый

1328579 зазор 16 между нагревателем (Н) 8 и концом 7 С 5. Последний удален от теплообменной поверхности Н 8 в тангенциальном относительно опоры 13 направлении.

Опора 13 установлена на основании 1. В средней части С 5 выполнен продольный паз, посредством которого опора l3 соединена со С 5 с возможностью перемещения вдоль него и фиксации ее положения относительно С 5 и основания 1. Один конец пружины 4 связан с последним с возможностью изменения и фиксации величины предварительной деформации пружины 4.

Нагрев латунного С 5 от Н 8 осуществляется через зазор 16. Отток тепла от конца 11 С 5 осуществляется через свинИзобретение относится к области тепловой автоматики и точной механики, а именно к устройствам преобразования тепловой энергии в энергию тепломеханических автоколебаний стержня регулируемой амплитуды и частоты, и может быть использовано при создании усилителей, генераторов и исполнительных механизмов в схемах теплоники — отрасли автоматики, решающей задачи контроля и управления при потреблении единственного вида энергии — тепло- 10 вой.

Целью изобретения является повышение надежности и обеспечение регулирования частоты и амплитуды колебаний стержня.

На чертеже изображена конструктивная 15 схема осциллятора, осевой разрез.

Осциллятор содержит закрепленную на основании 1 свинцовую пластину 2 с ножевым окончанием 3 и прижатый к последнему пружиной 4 латунный стержень 5, покрытый слоем теплоизоляции 6. Первый нетеплоизолированный конец 7 стержня 5 расположен в зоне действия нагревателя 8.

Нагреватель 8 покрыт слоем теплоизоляции 9 со всех сторон, кроме его теплообменной поверхности 10. Второй нетеплоизолированный конец 11 стержня 5 расположен в зоне действия холодильника, выполненного как одно целое с пластиной 2 в виде радиатора 12. Осциллятор снабжен установленной на основании 1 поворотной опорой 13. В средней части стержня 5 вы- 30 полнен продольный паз 1 4, посредством которого опора 13 соединена со стержнем 5 с возможностью перемещения вдоль него и фиксации ее положения относительно стержня 5 и основания 1. Один конец пружины 4 связан с основанием 1 с возможцовую пластину 2 с ножевым окончанием (НО) 3. Пластина 2, нагреваясь, удлиняется и приподнимает правый конец 11 С 5.

При этом левый конец 7 С 5 удаляется от Н 8, увеличивая тем самым воздушный зазор 16. Это приводит к охлаждению С 5 и пластины 2. Свинцовый бугорок, образовавшийся на НО 3 при нагревании пластины, спадает, и конец 11 С 5 опускается. При этом конец 7 приближается к Н 8, повышая интенсивность подвода тепла от Н 8 к С 5 и соответственно к HO 3 пластины 2. Последняя снова удлиняется и приподнимает конец 7 С 5, удаляя левый конец 7 С 5 от Н 8.

3. JI. ф-лы, 1 ИЛ. ностью изменения и фиксации величины предварительной деформации пружины 4 посредством установочного винта 15. Второй конец пружины 4 закреплен на стержне 5 между опорой 13 и ножевым окончанием 3 пластины 2. Последняя расположена возле второго конца 11 стержня 5, а первый конец 7 последнего удален от теплообменной поверхности 10 нагревателя 8 в тангенциальном относительно опоры 13 направлении на расстояние б, превышающее амплитуду колебаний этого конца 7 стержня 5, с образованием зазора 16 между нетеплоизолированными поверхностями нагревателя 8 и стержня 5. Нагреватель 8 снабжен направляющей 17 и установлен с возможностью изменения и фиксации зазора 16 с помощью упорного винта 18 для прижатия направляющей 17 к основанию l.

Дилатометрический осциллятор работает следующим образом.

С помощью направляющей 17 и винта 18 устанавливают требуемый зазор 16 между нагревателем 8 и концом 7 стержня 5.

Опора 13 находится в положении (определяемом соотношением длин плеч а/d), обеспечивающем режим автоколебаний в устройстве. Температура нагревателя заметно выше температуры окружающей среды (рабочий диапазон температуры 60 — 300 С) .

Нагрев латунного стержня 5 от нагревателя 8 осуществляется через воздушный зазор 16 величиной 6. Отток тепла от стержня 5 осуществляется через свинцовую пластину 2.

В результате высокой теплопроводности латуни стержень 5 быстро нагревается по всей длине, что приводит к нагреву ножевого окончания 3 пластины 2 (пружина 4 обеспечивает постоянный тепломеха нический

1328579

Формула изобретения

Х= Хо sinu>t, Составитель:I. Тмгарев

Редактор Н. Егорова Техред И. Верес Корректор Л. Обручар

Заказ 3469/39 Тираж 426 11одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, УК вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4,, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 контакт между стержнем 5 и свинцовой пластиной 2) . Так как температурные коэффициенты линейного и объемного расширения свинца намного выше, чем у латуни, то пластина 2, нагреваясь, удлиняется (на ножевом окончании 3 пластины 2 образуется бугорок из-за локального прогрева свинца) и приподнимает правый конец 11 стержня 5. При этом левый конец 7 стержня 5 удаляется от нагревателя 8 (благодаря поворотной опоре 13), увеличивая тем самым воздушный зазор 16. Увеличение зазора 16 в свою очередь вызывает снижение интенсивности подвода тепла от нагревателя 8 к стержню 5, что приводит к охлаждению стержня 5 и пластины 2.

Свинцовый бугорок на ножевом окончании 3 пластины 2 спадает и конец 11 стержня 5 опускается, а противоположный конец 7 приближается к нагревателю 8, повышая интенсивность подвода тепла от нагревателя 8 к стержню 5 и соответственно к ножевому окончанию 3 свинцовой пластины 2. Последняя снова удлиняется (возникает бугорок на ножевом окончании 3) и приподнимает конец 11 стержня 5, удаляя левый конец 7 от нагревателя 8.

Указанный процесс периодически повторяется, и амплитуда колебаний Х латунного стержня 5 изменяется с течением времени t по гармоническому закону в соответствии с формулой причем амплитуда Хо и частота со колебаний латунного стержня 5 зависят от теплофизических свойств материалов стержня 5 и пластины 2, от геометрии устройства и мощности нагревателя 8 (его температуры). Величина амплитуды Хо определяется температурным уровнем нагревателя 8; величиной номинального. зазора !6, а также комбинацией этих факторов.

Режим автоколебаний устанавливается оператором изменением соотношения плеч а/Ь. Частота колебаний оу устанавливается путем изменения массы стержня 5 и степени натяга пружины 4 с помощью установочного винта 15.

1. Дилатометрический осциллятор, содержащий закрепленную на основании свинцовую пластину с ножевым окончанием и прижатый к последнему латунный стержень, первый конец которого расположен в зоне действия нагревателя, а второй — в зоне действия холодильника, отличающийся тем, что, с цель1о повышения надежности, он снабжен установленной на основании и соединенной со стержнем в его средней части поворотной опорой и пружиной, один конец последней связан с основанием, а второй закреплен на стержне между опорой и ножевым окончанием пластины, последняя расположена возле второго конца стержня, а первый конец последнего удален от теплообменной поверхности нагревателя в тан25 генциальном относительно опоры направлении на расстояние, превышающее амплитуду колебаний этого конца стержня.

2. Осциллятор по и. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регулирования частоты и амплитуды колебаний стержня, опора соединена с последним с возможностью перемещения вдоль него и фиксации ее положения относительно стержня и основания, нагреватель установлен с возможностью изменения и фиксации зазора между его теплообменной поверхностью и первым концом стержня, а пружина связана с основанием с возможностью изменения и фиксации величины предварительной деформации последней.