Тепловой шаговый двигатель

 

Изобретение позволяет повысить КЩ и расширить функциональные возможности двигателя путем обеспечения взаимодействия штока при его возвратном перемещении с ротором при неизменном направлении вращения последнего . Корпус 1 выполнен в виде цилиндрической стенки- 12, внутренняя поверхность которой образована кольцеп вым цилиндрическим пазом, выполненным в торце корпуса. В стенке выполнены два радиальных вертикальных отверстия , расположенные диаметрально противоположно со смещением друг относительно друга по дпине паза, рав1-гым рабочему ходу штока 7. Шток выполнен из сплава с термомеханической .памятью его переменной длины и имеет тепло- , обменный выступ (ТВ) 8. Отверстия соединены между собой двумя спираль- .ными канавками с противоположным направлением закрутки и с продольными прямыми участками на концах канавок. Канавки выполнены на наружной и внутренней поверхностях стенки корпусао Движительный 5 выполнен в виде двух жестко соединенных между собой концентричных кольцевых цилиндрических выступов одинаковой длины и соединен подшипником со штоком. На внутренней поверхности наружного и на наружной поверхности внутреннего выступов на их концах вьтолнены располо - женные одна напротив другой полусферические ямки, в одной из которых с (О

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (su 4 1" 03 6 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4161819/25-06 (22) 15.12.86 (46) 15.07.88. Бюл, У 26 (75) Е.В.Адамян, Б.С.Клименко, Ш,Г.Икртичян и Г.В.Есаян (53) 621.486(088.8} (56) Авторское свидетельство СССР

К 1151708, кл. F 03 G 7/06, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1268795, кл. F 03 G 7/06, 1985. (54) ТЕПЛОВОЙ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение позволяет повысить

КПД и расширить функциональные возможности двигателя путем обеспечения взаимодействия штока при его возвратном перемещении с ротором при неизменном направлении вращения последнего. Корпус 1 выполнен в виде цилиндрической стенки 12, внутренняя поверхность которой образована кольце. вым цилиндрическим пазом, выполненным в торце корпуса. В стенке выполнены два радиальных вертикальных отверстия, расположенные диаметрально противоположно со смещением друг относительно друга по длине паза, равным рабочему ходу штока 7. Шток выполнен из сплава с термомеханической .памятью

его переменной длины и имеет тепло-, обменный выступ (ТВ) 8. Отверстия соединены между собой двумя спиральными канавками с противоположным направлением закрутки и с продольными прямыми участками на концах канавок, Канавки выполнены на наружной и внутренней поверхностях стенки корпуса.

Движительный злемент 5 выполнен в виде двух жестко соединенных между собой концентричных кольцевых цилиндрических выступов одинаковой длины и соединен подшипником со штоком, На внутренней поверхности наружного и на наружной поверхности внутреннего выступов на их концах выполнены располо женные одна напротив другой полусферические ямки, в одной из которых

l 409776

1 выступанием внутрь одного из отерстий установлен фиксирующий элеент, выполненный в виде шарика 27 °

При нагреве ТВ, а вместе с ним и

)птока он начинает сокращаться вследтвие проявления эффекта термомехани-.. еской памяти, элемент с шариком на

Изобретение относится к преобразоанию тепловой энергии низкопотенальных источников в механическую нергию прерывистого поворотного вижения за счет тепловых дефораций штока из сплава с термомеха; ческон памятью и может быть исполь зовано при создании агрегатов автоматики теплоэнергетических установок.

Целью изобретения является повы- 10

)пение КПД и расширение функциональm возможностей путем обеспечения аимодействия штока при его возвратом перемещении с ротором при неизениом направлении вращения последне- 15

На фиг. l представлен двигатель ри крайнем левом положении движителього элемента, осевой разрез; на иг ° 2 - то же, при крайнем правом 20 положении движительного элемента (ис точники нагрева и охлаждения не пока . эаны) на фиг.3 - разрез А-А на фиг. 1.

Двигатель содержит корпус 1 с установленным на подшипниках 2 ротором 3 и:взаимодействующий посредством. подвижного в осевом направлении шлицевого соединения 4 с ротором 3 дви кительный элемент 5. Последний соеди- нен посредством пошипника 6 со што.ком 7 из сплава с термомеханической памятью его переменной длины, Шток 7 имеет теплообменный выступ 8, разме щенный между источниками 9 и 10 соот- 35 ветственно нагрева и охлаждения. Шток 7 и источники 9, 10 выполнены в виде тепловых труб, набитых капиллярным материалом 11, пропитанным легкокипящим теплоносителем, Корпус 40

1 выполнен в виде цилиндрической стенки 12, внутренняя поверхность которой . чинает двигаться до соприкосновения с источником 10 охлаждения. ТВ остывает, одновременно понижая т-ру штока. При дальнейшем охлаждении ТВ шток начинает растягиваться, передвигая

TB от источника 10 к источнику 9 нагрева. 3 ил. образована кольцевым цилиндрическим пазом 13, выполненным в торце 14 корпуса 1. В стенке 12 выполнены два радиальных вертикальных отверстия 15 и

16, расположенные диаметрально противоположно со смещением друг относи тельно друга по длине паза )3, равным рабочему ходу штока 7, Отверстия

15 и 16 соединены между собой спиральными канавками )7 и 18 с противоположным направлением закрутки и с продольными прямыми участками 19-22 на концах канавок 17, 18. Канавка 17 выполнена на наружной поверхности стенки 12 корпуса l а канавка 18— на внутренней ее поверхности. Движительный элемент 5 выполнен в виде двух жестко соединенных между собой концентричных кольцевых цилиндричес кихх выступов 23, 24 одинаковой длины. На- внутренней поверхности наружно" го выступа 23 и на наружной поверхности внутреннего выступа 24 на их концах выполнены расположенные одна напротив другой полусферические ямки

25, 26, в одной из которых с выступанием внутрь одного из отверстий

15, 16 стенки 12 корпуса 1 установлен фиксирующий элемент, выполненный в виде шарика 27. На центральном выступе 28 корпуса 1 с его наружной стороны выполнены шлицевые пазы 29, 30, а на внутренней поверхности внутреннего выступа 24 элемента 5 — шлицы 31 для фиксации движительного элемента

:5 в крайних его положениях от поворо та вокруг оси при поочередном взаимодействии шлицев 31 с пазами 29 и 30 ° ,Тепловой шаговый двигатель работает следующим образом.

Я в

В положении, изображенном на фиг.l, теплообменный выступ 8 штока 7 сопри- "

1409776 касается с источником 9 нагрева и нагревается, передавая тепло штоку 7, В это время шток 7 находится в растянутом положении, движительный элемент

5 находится в крайнем левом положении, а шарик 27 -- в позиции 32 в ямке 26.

При нагревании теплообменного выступа 8, а вместе с ним и штока 7 до температуры, например, 50 С шток 7 на"1р чинает сокращаться вследствие проявления эффекта термомеханической памяти, движительный элемент 5 с шариком

27 начинает двигаться вправо, причем шарик 27, находясь в ямке 26, перво- 15 начально движется по продольному прямому участку 21 канавки 18 от позиции

32 до позиции 33, а шпицы 31 выходят из зацепления с пазами 29. Движительный элемент 5 с ротором 3 при этом 2р не вращается. Затем шарик 27 движется по спиральной канавке 18 от позиции

33 до позиции 34 и поворачивает движительный элемент 5, а вместе с ним и ротор 3 против часовой стрелки.

При дальнейшем сокращении штока 7 и движении движительного элемента 5 вправо шарик 27 движется по продольному прямолинейному участку 22 канавки 18 до позиции 35, шлицы 31 вхо- 30 дят в зацепление с пазами 30, и движительный элемент 5 с ротором 3 не вращаются. Теплообменный выступ 8 соприкасается с источником 10 охлаждения, остывает, одновременно понижая температуру штока 7, который находится в сжатом положении (фиг.2) ° Шарик

27 по отверстию 16 свободно падает в ямку 25 в позицию 36. При дальнейшем охлаждении теплообменного высту- 4р па 8 и штока 7 до температуры, например, +30 С, шток 7 начинает растягиваться в результате проявления обратимого эффекта термомеханической памяти, передвигая выступ 8 от ис- 45 точника 10 охлаждения к источнику 9 нагрева, а движительный элемент 5— влево. Шарик 27, находясь в ямке 25, движется от позиции 36 до позиции 37 по продольному прямому участку 20 5р канавки 17, а шпицы 31 выходят из за-. цепления с пазами 30, при этом движительный элемент 5 с ротором 3 не вращается. Затем шарик 27 движется по канавке 17 от позиции 37 до позиции

38 и вращает движительный элемент 5 с ротором 3 против часовой стрелки.

При дальнейшем движении элемента 5 шарик 27 движется по прямому участку

19 канавки 17 от позиции 38 до позиции 39. Шлицы 31 входят в зацепление с пазами 29, при этом элемент 5 с ротором 3 не вращается, В позиции

39 шарик 27 по отверстию 15 свободно падает в ямку 26 в позицию 32.

Шток 7 при этом находится в растянутом положении, а теплообменный выступ 8 соприкасается с источником 9 нагрева и начинает нагреваться, Далее описанный цикл повторяется, Формула изобретения

Тепловой шаговый двигатель, содержащий корпус с установленным на подшипниках ротором, взаимодействующий посредством подвижного в осевом направлении шпицевого соединения с ротором движительный элемент, соединенный со штоком из сплава с термомеханической памятью его переменной длины, несущим теплообменный выступ, размещенный между источниками нагрева и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения функциональных возможностей путем обеспечения взаимодействия штока при его возвратном перемещении с ротором при неизменном направлении вращения последнего, движительный элемент соединен со штоком посредством дополнительно установленного подшипника, корпус выполнен в виде ци.= линдрической стенки, внутренняя поверхность которой образована кольцевым цилиндрическим пазом, выполненным в торце корпуса, в стенке выполнены два радиальных вертикальных отверстия, расположенные диаметрально противоположно со смещением друг относительно друга по длине паза, равным рабочему ходу штока, и соединенные между собой двумя спиральными канавками с противоположным направлением закрутки и с продольными прямыми участками на концах канавок, последние выполне ны соответственно на наружной и внутренней поверхности стенки корпуса, движительный элемент выполнен в виде двух жестко соединенных между собой концентричных кольцевых цилиндрических выступов одинаковой длины, на внутренней поверхности наружного и на наружной поверхности ънутреннего выступов на их концах выполнены расположенные одна напротив другой полусферические ямки, в одной из которых

1409776 рНИИПИ Заказ 3463/32 Тираж 431 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с выступанием внутрь одного из отверстий стенки корпуса дополнительно установлен фиксирунл нй элемент, выполненный в виде шарика,