Способ пуска и останова мартенситного двигателя и мартенситный двигатель

 

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности и повысить надежность мартенситных двигателей, работающих за счет проявления термомеханической памяти их твердых термочувствительных элементов (ТЭ) 8, и может быть использовано, например, для утилизации энергии холода криогенных теплоносителей. Двигатель содержит ТЭ 8, установленные между шайбами 6 и 7 на валу 5. Шайба 7 установлена на валу 5 посредством сферического подшипника 9 и через радиально-упорный подшипник 10 взаимодействует с приводом 11 изменения угла ее наклона относительно вала 5. Диапазон температур проявления памяти ТЭ 8 находится ниже температуры окружающей среды. Перед пуском двигателя до подачи охлаждающего теплоносителя, например жидкого азота, шайба 7 расположена параллельно шайбе 6. После формирования зон нагрева и охлаждения путем подачи жидкого азота на ТЭ 8 по одну сторону от плоскости осей вала 5 и привода 11 включением последнего наклоняют шайбу 7, деформируя ТЭ 8 симметрично относительно плоскости чертежа. В результате нагрева и охлаждения ТЭ 8 формируется неравномерное поле их напряжений, имеющих тангенциальную составляющую из-за наклона шайбы 7 и вызывающих вращение вала 5. При отключении двигателя вначале устраняют деформацию ТЭ 8, перемещая шайбу 7 в исходное положение для предотвращения развития их необратимых пластических деформаций, и лишь после этого устраняют зоны нагрева и охлаждения. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д11 4 Г 03 С 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

2 надежность мартенситных двигателей, работающих за счет проявления термомеханической памяти их твердых термо чувствительных элементов (ТЭ) 8, и может быть использовано, например, для утилизации энергии холода криогенных теплоносителей. Двигатель содержит ТЭ 8, установленные между шайбами 6 и 7 на валу 5. Шайба 7 установлена на валу 5 посредством сферического подшипника 9 и через радиально-упорный подшипник 10 взаимодействует с приводом 11 изменения угла ее наклона относительно вала 5. Диапазон температур проявления памяти ТЭ 8 находится ниже температуры окружающей среды. Перед пуском двигателя до подачи охлаждающего теплоносителя, например жидкого азота. (21) 4378056/25-06 (22) !5. 02. 88 (46) 07.11.89. Бюл. V 41 (71) Ленинградский кораблестроительный институт (72) А.В.Остапенко, И.С.Борцов, А.В.Пурлац и Г.Е.Шелякин (53) 621 486 (О88.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1270409, кл. F ОЭ G 7/06, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 13948 14, кл. F 03 G 7/06, 1986. (54) СПОСОБ ПУСКА И ОСТАНОВА НАРТЕНСИТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ИАРТЕНСИТНЫД ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение позволяет расширить функциональные возможности и повысить

Н А BTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1520256 4 шайба 7 расположена параллельно шай-. бе 6, После формирования зон нагрева и охлаждения путем подачи жидкого азота на ТЭ 8 по одну сторону от плоскости осей вала 5 и привода 11 включением последнего наклоняют шай-бу 7, деформируя ТЭ 8 симметрично относительно плоскости чертежа. В результате нагрева и охлаждения ТЭ 8 10 формируется неравномерное поле их

J напряжений, имеющих тангенциальную составляющую из-за наклона шайбы 7 и вызывающих вращение вала 5. При отключении двигателя вначале устраняют деформацию ТЭ 8, перемещая шайбу 7 в исходное положение для предотвращения развития их необратимых пластических деформаций, и лишь после этого устраняют эоны нагрева и охлаждения ° 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам и устройствам преобразования тепловой энергии в механическую за счет тепловых деформаций твердых термочувствительных элементов с проявлением свойства их термомеханической памяти, и может быть использовано, например, для утилизации энергии разности температур окружающей среды и жидкого

25 азота, который является побочным продуктом (отходом) при получении кислорода, необходимого для сварочных работ.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение надежности.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема мартенситного двигателя в нерабочем состоянии с недеформиро- 35 ванными термочувствительными элементами; на фиг. 2 - то же, в рабочем состоянии двигателя, после наклона приводом его поворотной шайбы и создания поля различных по величине де- 40 формаций термочувствительных элементов.

Ф

Мартенситный двигатель содержит статор 1, проходящий через зоны нагре 45 ва и охлаждения (эти зоны разграничены плоскостью чертежа на фиг. 2).

Со статором 1 через радиально-упорные подшипники 2 и 3 связан ротор 4, выполненный в виде вала 5 и двух шайб 6 50 и 7, между которыми установлены параллельные валу 5 и равно расположенные вокруг него термочувствительные элементы 8 из материала, обладающего термомеханической памятью формы, например из никелида титана, легированного железом или кобальтом, или из сплава системы медь-алюминий-никель.

Диапазон:температур проявления памяти материала элементов 8 находится ниже температуры окружающей среды.

Шайба 6 жестко закреплена на валу 5, а шайба 7 установлена на валу 5 посредством универсального шарнира в виде сферического подшипника 9, центр которого расположен на оси вала 5, и через радиально-упорный подшипник

10 взаимодействует с приводом 11 .изменения угла ее наклона относительно вала 5. диаметрально противоположно приводу 11 относительно вала 5 расположен упорный подшипник 12, шарнирно соединенный со статором 1 и взаимодействующий с наружным торцом поворотной шайбы 7 на радиусе расположения элементов 8, Сферический подшипник 9 установлен на валу

5 с возможностью перемещения вдоль его оси. На фиг. 1 и 2 привод 11 выполнен в виде пневматического или гидравлического цилиндра с рабочей камерой 13. Привод 11 может быть также выполнен электромагнитным, ручным, мартенситным и т,п.

При сборке двигателя (фиг. 1) шайбы 6 и 7 располагают параллельно друг другу, после чего на них устанавливают элементы 8 без натяга.

При реализации предлагаемого способа двигатель работает следующим образом.

До подачи охлаждающего теплоносителя, например жидкого азота, двига" тель находится в положении, изображенном на фиг. 1, При пуске двигателя после формирования зон нагрева и охлаждения путем подачи охлаждающего теплоносителя на элементы 8, расположенные по одну из сторон плоскости поворота оси шайбы 7 (т.е. плоскости чертежа), в камеру 13 привода 11 подают жидкость или газ под давлением. формула изобретения

1. Способ пуска и останова мартенситного двигателя путем деформирования термочувствительных элементов из материала, обладающего свойством термомеханической памяти, формирования и устранения зон их нагрева и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности при использовании для нагрева тепла окружающей среды, а для охлаждения - криогенных теплоносителей, при пуске деформирование элементов производят после формирования зон нагрева и охлаждения, а при остановке устраняют деформацию термочувствительных элементов до устранения зон нагрева и охлаждения, 5 152025 шайба 7 поворачивается приводом 11 вокруг упорного подшипника 12, деформируя элементы 8, при этом ход привода 11 выбирают таким образом, чтобы максимальная деформация элементов 8 не превышала допустимой величины (для сплавов на основе никелида титана

5,5-8Ф). Установка упорного подшипника 12 на одном радиусе с элементами

8 обеспечивает неизменность длины (или деформации) ближайшего к подшипнику 12 элемента 0 при пуске двигателя. При повороте шайбы 7 вокруг подшипника 12 сферический подшипник 9 перемещается по валу 5. После поворота шайбы 7 приводом 11 (фиг. 2) деформации элементов 0 распределяются симметрично относительно плоскости чертежа. Элементы 0, попавшие в зону на- 20 грева окружающим воздухом, при этом сохраняют высокое значение модуля упругости своего материала, а модуль упругости элементов 0 попавших в зону охлаждения, в процессе прямого 25 мартенситного превращения их материала резко снижается. В результате возникает разница реактивных напряжений в элементах 8, которые за счет наклона шайбы 7 имеют тангенциальную сос- gp тавляющую, что вызывает вращение ротора 4.

Перед остановкой двигателя вначале устраняют деформацию элементов 8, для чего стравливают давление из камеры

l3, и шайба 7 возвращается в исходное положение, в котором она параллельна шайбе 6, Лишь после этого устраняют зоны нагрева и охлаждения, стравливая остатки охлаждающего теплоносителя. 4р

Бсли не соблюдать указанную последовательность операций, т.е. стравить жидкий азот до устранения деформаций элементов 8, то произойдет релаксация их напРяжений за счет Развития пластической деформации, и двигатель выйдет из строя.

Предлагаемый способ может быть реализован в мартенситных двигателях, имеющих другие кинематические схемы, для чего они должны иметь привод для изменения степени деформации их тер" мочувствительных элементов. Регулировка степени деформации термочувствительных элементов 8 в широких пределах ьплоть до полного устранения их деформаций и применение рабочего теламатериала элементов 8 - с диапазоном температур проявления его памяти ниже

Ь 6 температуры окружающей среды расширяет функциональные возможности предлагаемого способа, так как позволяет использовать различные материалы для изготовления элементов 8 и оптимизировать величину их деформаций в зависимости от теплового режима работы двигателя, а также использовать для его работы энергию холода криогенных теплоносителей без дополнительного искусственно созданного горячего теплового источника. Кроме того, обеспечивается повышение надежности мартенситного двигателя путем предотвращения перегрузки термочувствительных элементов 8 в процессе его хранения и транспортировки, а также при, его пуске и остановке, 2. Мартенситный двигатель, содержащий статор, проходящий через зоны нагрева и охлаждения, и ротор, связанные между собой через радиальноупорные подшипники, при этом ротор выполнен в виде вала и двух шайб, между которыми установлены параллельные валу термочувствительные элементы из материала, обладающего термомеханической памятью, одна из шайб жестко закреплена на валу, а вторая установлена на валу посредством универсального шарнира, центр которого расположен на оси вала, и через радиально-упорныи подшипник взаимодеиствует с приводом изменения угла ее наклона относительно вала, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен упорным подшипником, 1520256

Составитель Л.Тугарев

Техред А.Кравчук

Корректор Т,Малец

Редактор Н.Яцола

Заказ 6736/37 Тираж 415 Подписное

ВНИИПИ,Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113335, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101 расположенным диа мет раль но п рот и воположно приводу относительно вала, шарнирно соединенным со статором и взаимодействующим с наружным торцом поворотной шайбы на радиусе располо жения элементов, а универсальный шарнир установлен с возможностью перемещения вдоль оси влп