Хемомеханический двигатель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистических

Республик

Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.01.80 (21) 2869610/25-06 (51 ) М. К . с присоединением заявки Же—

F03G 7/00

Госудорствеккмк комитет

СССР (23) Приоритет— (53) УДК 621.499 (088.8) . Опубликовано 30.09.81. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 30.09.81 по аелам нэобретеник и открытий (72) Авторы изобретения

Р. В. Беляков

Киевский ордена Трудового Красного Знамени ин инженеров гражданской авиации (7l ) Заявитель (54) ХЕМОМЕХАНИЧЕСКИЛ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам прямого преобразования химической энергии текучих сред: жидкостей, газов и их смесей в механическую работу, более конкретно к хемомеханическим двигателям автоколебательного типа.

Известен хемомеханический двигатель, содержащий неподвижное основание, звено отбора мощности и закрепленные между ними рабочие элементы в виде хемомеханических структур, например, пакетов или 1 пучков полимерных пленок или волокон, способных обратимо деформироваться сокращаться и расширяться при взаимодействии с текучими рабочими средами различного химического состава, всасывающенагнетательные камеры переменного объема, соединенные с звеном отбора мощности кинематической передачей, всасывающие трубопроводы с обратными. клапанами, подключенные к камерам, нагнетательные тру-бопроводы с обратными клапанами, соединяющие камеры с хемомеханическими структурами, а также трубопроводы отвода рабочих сред от хемомеханических структур )1).

Недостатком известного двигателя является отсутствие в его конструкции узлов регулирования режимов работы двигателя, что сужает пределы допустимых изменений нагрузки и концентрации в рабочих средах веществ, инициирующих сокращение и расширение хемомеханических структур.

Цель изобретения — обеспечение регулирования режима работы двигателя путем изменения расхода рабочих сред.

Указанная цель достигается тем, что двигатель снабжен гидроаккумуляторами и регулирующими клапанами, последовательно установленными в нагнетательных трубопроводах.

Такое выполнение двигателя позволяет регулировать момент подачи очередной порции рабочей среды из гидроаккумулятора через регулирующий клапан к хемомеханическим структурам и время взаимодействия с ними рабочей среды за каждый период автоколебаний. Так как количество веществ, инициирующих сокращение и расширение хемомеханических структур, диффундирую ° щих в тело этих структур или из них в рабочую среду, зависит от концентрации этих

868108 веществ в средах и от времени взаимодействия сред со структурами, то регулирование этого времени взаимодействия обеспечивает возможность регулирования количества механической энергии, которая получается из химической энергии за каждый полупериод автоколебаний.

На чертеже представлена схема хемомеханического двигателя.

Двигатель содержит неподвижное основание 1 и звено отбора мощности в виде штока 2, конец которого присоединяется к приемнику механической энергии (не показан). Между основанием 1 и штоком 2 закреплены рабочие элементы в виде двух пакетов 3 и 4 хемомеханических структур 5— пленок или волокон, способных обратимо деформироваться при взаимодействии с текучими рабочими средами различного химического состава. Шток 2 соединен кинематической передачей 6 с всасывающе-нагнетательными камерами переменного объема 7—

10. Камеры 7 и 8 соединены при помощи всасывающего трубопровода 11, снабженного обратными клапанами 12 и 13, с баком 14, заполненным рабочей средой А сократительного действия, содержащей вещества, инициирующие сокращение хемомеханических структур 5. Камеры 9 и 10 соединены при помощи всасывающего трубопровода 15, снабженного обратными клапанами 16 и 17, с баком 18, заполненным рабочей средой Б расширительного действия, содержащей вещества, инициирующие расширение хемомеханических структур 5. Камеры 7 — 10 посредством нагнетательных трубопроводов 19 — 22 гидрохимической обратной связи соединены с соответствующими пакетами хемомеханических структур 5: камера 7 трубопроводом 19 соединена с пакетом 4, камера 8 трубопроводом 20 соединена с пакетом 3, камера 9 трубопроводом 21 соединена с пакетом 3 и камера 10 трубопроводом 22 соединена с пакетом 4. Для выхода отработанных порций рабочих сред из пакетов 3 и 4 хемомеханических структур 5 к ним присоединены трубопроводы 23 — 26 отвода рабочих сред. В нагнетательных трубопроводах 19 — 22 установлены гидроаккумуляторы 27 — 30 и регулирующие клапаны 31 — 34.

Двигатель работает следующим образом.

Для запуска двигателя пакет 3 заполняют рабочей средой с преобладанием среды А сократительного действия, а пакет 4 заполняют рабочей средой с преобладанием среды Б расширительного действия. Хемомеханические структуры 5 пакета 3 сокращаются, а хемомеханические структуры пакета 4 расширяются, шток 2 и кинематическая передача 6 двигаются вверх. При этом рабочие среды из камер 7 и 9 нагнетаются по трубопроводам 19 и 21 соответственно в гидроаккумуляторы 27 и 29, а рабочие среды из баков 14 и 18 всасываются

5 о

zo

25 зо

4О

55 соответственно по трубопроводам 11 и 15 через клапаны 12 и 16 в камеры 8 и 10.

Время накопления рабочих сред в гидроаккумуляторах 27 и 29 зависит от регулировки усилия упругих элементов (пружин) регулирующих клапанов 31 и 33. Когда давление в аккумуляторах 27 и 29 превысит уровень, определяемый усилиями упругих элементов этих клапанов, последние открываются, и очередная порция среды А поступает в пакет 4, а среды Б — в пакет 3, вытесняя из них отработанные порции сред соответственно через трубопроводы 26 и 23.

Это приводит к увеличению диффузии в тело хемомеханических структур 5 пакета 4 веществ сократительного действия, принесенных очередной свежей порцией среды А, и в то же время к увеличению диффузии в тело хемомеханических структур пакета 3 веществ расширительного действия, принесенных очередной свежей порцией среды Б.

Хемомеханические структуры 5 пакета 4 начинают сокращаться, а структуры пакета 3 — расширяться, и подвижные узлы двигателя, шток 2 и кинематическая передача 6 двигаются вниз, тем самым начинается следующий полупериод автоколебаний двигателя. Действие камер 7 — 10 изменяется на обратное: камеры 7 и 9 теперь работают на всасывание рабочих сред соответственно по трубопроводам 11 и 15 через клапаны 13 и 17 из баков 14 и 18, а камеры 8 и 10 работают на нагнетание рабочих сред соответственно по трубопроводам 20 и 22 в гидроаккумуляторы 28 и 30. После того как усилие, действующее на клапаны 32 и 34 от давления рабочих сред в гидроаккумуляторах 28 и 30, превысит определяемое регулировкой усилие упругих элементов этих клапанов, регулирующие клапаны 32 и 34 открываются, и очередная порция среды А поступает из гидроаккумулятора 28 в пакет 3, а среды Б — из гидроаккумулятора 30 в пакет 4, вытесняя отработанные порции рабочих сред соответственно по трубопроводам 24 и 25. Это приводит к увеличению диффузии веществ, инициирующих расширение, в тело хемомеханических структур пакета 4 и, в то же время, к увеличению диффузии веществ, инициирующих сокращение, в тело хемомеханических структур 5 пакета 3. Далее весь цикл работы двигателя повторяется.

Регулировка режима работы двигателя осуществляется следующим образом.

Если внешняя механическая нагрузка на штоке 2 двигателя уменьшается, то в этом случае клапаны 31 — 34 регулируются с увеличением затяжки их упругих элементов.

Это вызывает уменьшение порций рабочих сред, подаваемых на хемомеханические структуры, к уменьшению диффузии в них веществ, инициирующих деформации, и, следовательно, к уменьшению энергии, преоб868108

Формула изобретения

Составитель Л. Тугарев

Редактор П.Макаревич Тех ред А. Бойкас Кор ре кто р М. Коста

Заказ 8272/39 Тираж 526 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 разуемой из химической в механическую.

Таким образом, режим работы двигателя будет приведен в соответствие с уменьшенной величиной внешней механической нагрузки (например, в режиме, близком к холостому ходу двигателя). При возрастании внешней механической нагрузки на штоке 2 двигателя клапаны 31 — 34 регулируются с уменьшением затяжки их упругих элементов.

При стабильной внешней механической нагрузке на двигатель, но при изменении концентрации веществ, инициирующих деформации хемомеханических структур, в составе какой-либо из используемых рабочих сред также производится регулирование режима работы двигателя. Например, если концентрация веществ-инициаторов сокращения структур в рабочей среде А, находящейся в баке 14, не изменилась, а концентрация веществ-инициаторов расширения структур в рабочей среде Б, находящейся в баке 18, уменьшилась, то клапаны 32 и 34 регулируются с уменьшением затяжки их упругих элементов. Это приводит к увеличению порций среды Б, подаваемых к хемомеханическим структурам за каждый полупериод автоколебаний двигателя, чем обеспечивается компенсация указанного уменьшения концентрации инициирующих веществ в баке 18.

Возможность регулирования количества рабочих сред, подаваемых на хемомеханические структуры двигателя в соответствии с величиной потребной механической энергии, обеспечивает расширение области применения хемомеханических двигателей, создает возможность увеличения эффективности использования рабочих сред и способствует использованию нетрадиционных источников энергии, например, разности химической энергии пресной и морской воды, для производства механической энергии.

Хемомеханический двигатель, содержащий неподвижное основание, звено отбора мощности и закрепленные между ними рабочие элементы в виде хемомеханических структур, например, пакетов или пучков полимерных пленок или волокон, способных обратимо деформироваться — сокращаться и,расширяться при взаимодействии с текучими рабочими средами различного химического состава, всасывающе-нагнетательные камеры переменного объема, соединенные с звеном отбора мощности кинематической пере2О дачей, всасывающие трубопроводы с обратными клапанами, подключенные к камерам, нагнетательные трубопроводы с обратными клапанами, соединяющие камеры с хемомеханическими структурами, а также трубопроводы отвода рабочих сред от хемомеханических структур, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регулирования режима работы двигателя путем изменения расхода рабочих сред, двигатель снабжен гидроаккумуляторами и регулирующими клапанами, зо последовательно установленными в нагнетательных трубопроводах, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР

Мю 226336, кл. F 03 G 7/08, 1966.