Тепловой двигатель

 

Изобретение относится к машиностроению. Оно позволяет обеспечить ступенчатое управляемое срабатывание частей термочувствительного элемента (ТЭ). Разница критических т-р сплавов, из которых изготовлены части 4 6 ТЭ 1, больше разницы т-р этих частей в любой фазе рабочего процесса. При подаче на спираль 11 напряжения, соответствующего первой степени ее нагрева, происходит нагрев ТЭ 1 через направляющую 8 и ползун 7 до достижения критической температуры (КТ) 40°С мартенситного превращения материала части 4 ТЭ 1. При этом в результате проявления термомеханической памяти часть 4 раскручивается, отодвигая ползун 7 и открывая вентиль 3 поворотом штока 2 на 1/3 часть его рабочего хода. При последующей подаче на спираль 11 напряжения, соответствующего второй степени ее нагрева, происходит дальнейший нагрев ТЭ 1 до достижения КТ 60°С материалом части 5 ТЭ 1. При этом часть 5 раскручивается, поворачивая шток 2 и увеличивая угол его поворота еще на 1/3 часть его рабочего хода. При дальнейшем нагреве ТЭ 1 до достижения КТ 80°С материалом части 6 ТЭ 1 происходит дальнейший поворот штока 2 с завершением его рабочего хода и обеспечением максимального открытия вентиля 3. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, в которых для получения механической энергии используются тепловые деформации частей термочувствительности элемента из сплавов с термомеханической памятью, и может быть использовано при создании агрегатов автоматики, предназначенных для регулирования тепловых процессов, а также в противопожарной технике. Целью изобретения является обеспечение ступенчатого управляемого срабатывания частей. На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель при его использовании для регулирования вентиля, общий вид; на фиг.2 развертка термочувствительного элемента; на фиг.3 вид А на фиг.2. Тепловой двигатель содержит составной по длине термочувствительный элемент 1, закрепленный одним концом на выходном запорном штоке 2 исполнительного механизма вентиля 3. Элемент 1 выполнен в виде жестко скрепленных между собой частей 4-6 из сплавов (например, никеля и титана), обладающих памятью кручения вокруг продольной оси при различных критических температурах мартенситного превращения (например, соответственно 40, 60 и 80^оС). Разница критических температур сплавов, из которых изготовлены части 4-6, больше разницы температур этих частей в любой фазе рабочего процесса. Второй конец элемента 1 жестко закреплен на ползуне 7, установленном в неподвижной направляющей 8, причем выступ 9 ползуна 7 размещен в канавке 10 направляющей 8 для предотвращения поворота ползуна 7 вокруг своей оси. Вокруг ползуна 7 и направляющей 8 размещена электрическая спираль 11 с выводами 12 для включения в электросеть. Вентиль 3 установлен в трубопроводе 13. Спираль 11 закрыта снаружи теплоизолирующим кожухом 14. Двигатель работает следующим образом. При подаче на спираль 11 напряжения, соответствующего первой степени ее нагрева, происходит нагрев термочувствительного элемента 1 через направляющую 8 и ползун 7 до достижения критической температуры (40^оС) мартенситного превращения материала части 4 элемента 1. При этом в результате проявления термомеханической памяти часть 4 элемента 1 раскручивается, отодвигая ползун 7 и открывая вентиль 3 поворотом штока 2 на 1/3 часть его рабочего хода для пропускания жидкости или газа по трубопроводу 13. При последующей подаче на спираль 11 напряжения, соответствующего второй степени ее нагрева, происходит дальнейший нагрев элемента 1 до достижения критической температуры (60^оС) материала части 5 элемента 1. Часть 5 элемента 1 в результате проявления термомеханической памяти ее материала раскручивается, поворачивая шток 2 и увеличивая угол его поворота еще на 1/3 часть его рабочего хода. При дальнейшем нагреве элемента 1 до достижения критической температуры (80^оС) материала части 6 элемента 1 происходит дальнейший поворот штока 2 с завершением его рабочего хода и обеспечением максимального открытия вентиля 3. Закрывается вентиль 3 в обратном порядке ступенями по мере остывания частей 4-6 после отключения их нагрева и возвращения частей 4-6 в первоначальную форму. Использование предлагаемого двигателя обеспечивает ступенчатое регулирование параметров различных процессов при одновременном обеспечении простоты конструкции двигателя.

Формула изобретения

ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий составной по длине термочувствительный элемент, закрепленный на исполнительном механизме и выполненный в виде жестко скрепленных между собой частей из сплавов, обладающих памятью кручения вокруг продольной оси при различных критических температурах для каждой части, отличающийся тем, что с целью обеспечения ступенчатого управляемого срабатывания частей, разница критических температур последних больше разницы их температур.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3