Тепловой двигатель

 

Сущность изобретения: двигатель содержит корпус, по меньшей мере один закрепленный в корпусетермочувствительный элемент из материала, обладающего термомеханической памятью формы, и выходное звено, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения и связанное с термочувствительным элементом . Двигатель также содержит по меньшей мере одно пружинное звено, закрепленное в корпусе и установленное с возможностью прохождения мертвой точки при перемещении выходного звена из одного крайнего положения в другое. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (si>s F 03 G 7/06

; :ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ! ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 4603254/06 (22) 09.11.88 (46) 30.08.93. Бюл. № 32 (71) Ленинградский кораблестроительный институт ,,(72) А.В.Остапенко, Г.В,Злоказов, И.С.Бор цов и А.В.Пурлац (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 909275, кл. F 03 С 7/06, 1980. (54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Сущность изобретения: двигатель содер1жит корпус, по меньшей мере один закреп1

Изобретение относится к машинострое,нию, а более конкретно к тепловым двигате,. лям (ТД) с термочувствительными элементами (ТЧЭ) иэ материала, обладаю,1 щего термомеханической памятью формы, и, . может быть использовано в различных ме: ханических системах, например, для заме н ы пиропатронов, в устройствах

; коммутации электрических цепей и испол: нительных механизмах, в качестве привода и т.д.

Целью изобретения является повыше ние надежности ТД.

На фиг.1 и 2 схематично показана конструкция заявляемого ТД; на фиг.3 — рабо, чая диаграмма ТД с эпюрами напряжений.

ТД содержит ТЧЭ 1, изготовленный иэ материала, обладающего термомеханической памятью формы, например из никелида титана, который обоими концами

, прикреплен к корпусу 2, а за середину длины прикреплен к выходному звену в виде штока 3, который установлен в направляющих 4 с возможностью осевого перемещения. Кроме того, ТД содержит расположенные симметрично оси штока 3

„„ „„1837118 А1 ленный в корпусетермочувствительный элемент из материала, обладающего термомеханической памятью формы, и выходное звено, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения и связанное с термочувствительным элементом. Двигатель также содержит по меньшей мере одно пружинное звено. закрепленное в корпусе и установленное с возможностью прохождения мертвой точки при перемещении выходного звена из одного крайнего положения в другое. 2 э.п. ф-лы, 3 ил. стержни 5, которые одним концом закреплены в шарнире 6 штока 3, а другим установлены во втулке 7 с наружной резьбовой поверхностью, которая закреплена в шарнире 8. Между тарелками втулки 7 и шарнира 6 установлена пружина 9 сжатия, Подготовка ТД к работу осуществляется следующим образом. После закрепления юй

ТЧЭ 1 стержни 5 с установленными поверх них пружинами 9 вставляют во втулку 7 и закрепляют в шарнирах 6. Вращением вту- 6д лок 7 добиваются одинакового поджатия 4 штока 3 к направляющим 4, что регулирует- з ся поджатием пружин 9. После регулировки д поджатия ТД готов к работе. QQ

ТД работает следующим образом. При нагреве ТЧЭ в нем генерируются реактив- )а ные напряжения возврата формы. Начинается движение штока 3 с преодолением сил внешнего и внутреннего сопротивлений, а также сил сопротивления со стороны пружин 9. После прохождения мертвой точки баланс сил изменяется: пружины 9 начинают работать как источник движущей силы, что приводит к разгрузке ТЧ Э 1 и ускорению движения штока 3, 1837118

Конструктивное исполнение ТД может быть самое различное: с контртелом. с антифаэной установкой ТЧЭ, с комбинированным циклом, Во всех случаях крайние. положения штока 3 жестко фиксированы пружинами 9.

Работа устройства иллюстрируется рабочей диаграммой механизма и эпюрами напряжений в ТЧЭ. Взаимосвязь нагрузок и „ перемещений в материалах с термомвханичес«ой памятью формы характеризуется диаграммой рабочего цикла, которая получается путем измерения деформации в аустенитном и мартенситном состояниях 1 материала при различных уровнях нагрузки.

Соединив между собой точки в аустенитном и точки в мартенситном состояниях, получаем диаграмму рабочего цикла. Кинематика реальных механизмов обеспечивает редукцию сил и перемещений. После пересчета по уравнениям связи диаграммы рабочего цикла на кинематику используемого механизма получаем рабочую диаграмму ТД, которая характеризует взаимосвязь усилий и перемещений штока 3 с напряжениями и деформациями ТЧЭ 1.

На фиг.2 показана рабочая диаграмма

ТД с ТЧЭ из сплава никеля с титаном эквиатомного состава (сплав ТН-1). Линиями на 0 рабочей диаграмме показаны иэобары, на которых цифрами указано значение механических напряжений в Mfle. Эпюра внешних сил показана относительно оси 01-0 (самый общий случай - постоянная по величине нагрузка). Эпюра упругих сил в пружине

9 показана относительно оси Оэ-02. После прохода мертвой точки напряжения в пружине 9 меняют знак и иэ сил сопротивления превращаются а движущую силу, Ks«видно 40 иэ эпюр, в крайних положениях выходное звено фиксируется пружиной 9 и перемещение будет обеспечено после прохода мертвой точки даже при отключении нагрева.

Кроме того, перемещение увеличивается с величины 4 до 4 эа счет устранения нвупругого недовозврата формы в аустенитном состоянии ТЧЭ.

Использование изобретения позволит получить положительный эффект, который к0 будет складываться из следующих факторов: повысится надежность ТД за Счет снижения уровня напряжений в ТЧЭ, что приведет к уменьшению накопления пластических деформаций и к увеличению долговечности; повысится эксплуатационная надежность ТД эа счет поджатия выходного звена пружинами 9 в крайних положениях; повысится надежность работы ТД за счет того, что накопленные пластические деформации не вызывают отказа ТД, лишь расширяют диапазон перемещения; расширится относительный диапазон перемещения выходного звена эа счет устранения недовоэврата деформации путем наведения в ТЧЭ напряжений со стороны пружин 9; дополнительно повысится эксплуатационная надежность при использовании ТД в качестве привода коммутаторов тока эа счет увеличения скорости перемещения на выходном участке.

Формула изобретения

1. Тепловой двигатель, содержащий корпус, по меньшей мере один закрепленный в корпусе термочувствительный элемент из материала, обладающего термомеханической памятью формы, выходное звено. установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения и связанное с термочувствительным элементом и Ао меньшей мере с одним пружинным звеном, закрепленным в корпусе. о т л и ч аю щ и,й с я тем, что, с целью повышения надежности, пружинное звено установлено с возможностью перехождения мертвой точки при перемещении выходного звена иэ одного крайнего положения в другое.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем.,что он снабжен дополнительным пружинным звеном, установленным симметрично первому пружинному звену относительно линии перемещения выходногоэвена, . ю

3.Двигатель попп.1и2,отл ичающи-

Я с A тем, что пружинное звено выполнено в вцда втулки и размещенного в вв отверстии стержня, снабженных тарелками, между которыми установлена цилиндрическая пружина сжатия, причем втулка и стержень связаны соответственно с корпусом и выходным звеном при помощи шарниров, 1837118

1837118

f50

Составитель А.Остапенко

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M.Òêà÷

Редактор Т.Горячева

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2857 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раувскэя наб., 4/5