Мартенситный двигатель

(51) 4 Г 03 С 7 Об Т СССРТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кс(57) Изобретение, относится к областимашиностроения и позволяет повыситьэкономичность путеМ локализации подачи теплоносителей (ТН) в зону расположения рабочих элементов (РЭ) иобеспечения регулирования деформаций инапряжений элементов. Кожух (К) 13каждого РЭ 10 шарнирно соединен однимторцом 19 с наружным ободом 2 с совпадением оси шарнира 9 каждого К 13с осями входного патрубка 14 последнего и выходного патрубка 12 коллек.тора 11. Средство распределения ТНвыполнено в виде размещенных под выходными патрубками 15 К 13 пластин 24для дросселирования потока ТН. Тяги16 установлены между внутренним ободом 4 и каждым РЗ 10 и пропущены через шарниры 9 перпендикулярно их осямс возможностью возвратно-поступательного движения. Один конец каждой тяги16 соединен с шарниром 8 обода 4, ана втором ее конце установлен подвижный упор 17 с фиксатором 18. КаждыйРЭ 10 прижат одним концом к упору 17,а другим закреплен на торце 19. Оситяг 16 и К 13 совмещены, Регулировкадеформаций и напряжений РЗ осущест-. авляется передвижением упоров 17 вдольтяг 1 б с лослеиухеим их фиксирояаии- Яем. Ре гулирование рабо чих характеристик осуще ствляется непосредственново время работы двигателя изменениемэксцентриситета осей 3 и 5 ободьев 2 Би 4. 1 з.п. ф-лы, 1 ил,у13037 1Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям, в которых для получения механической энергии используются теплбвые деформации рабочих элементов из материала с эффектом памяти формы, и может быть использовано, например, для привода электрогенератора за счет энергии тепловых отходов производства, 1 ОЦелью изобретения является повышение экономичности путем локализации подачи теплоносителей в зону расположения рабочих элементов и обеспечения регулирования деформаций и напряжений 15 элементов. На чертеже изображена кинематическая схема предлагаемого мартенситного двигателя, 20Двигатель содержит корпус 1, наружный обод 2, закрепленный на оси 3, и внутренний обод 4, закрепленный на оси 5, Ось 3 наружного обода 2 установлена в опорах 6 корпуса 1 с воз можностью вращения и снабжена звеном 7 отбора мощности, например, в виде закрепленной на оси 3 шестерни. Оси 3 и 5 установлены эксцентрично друг относительно друга, С ободьями 2 и 4 ЗО при помоши шарниров 8 и 9 соединены рабочие элементы 10 из материала с эффектом памяти формы, например из нитинола, Двигатель имеет также подвижный коллектор 11 для подачи на элементы 10 теплоносителей с обращенными в сторону рабочих элементов 10выходными патрубками 12. Двигатель снабжен отдельными для каждого рабочего элемента 10 кожухами 13 с входными и выходными патрубками 14 и 15, соответственно для подачи и удаления теплоносителей, Между внутренним ободом 4 и каждым рабочим элементом 10 установлены тяги 16 с подвижными упо рами 17 и фиксаторами 18 последнчх.Каждый кожух13 соединен одним тор-. цом 19 при помощи шарнира 9 с наружным ободом 2 с совпадением оси шарнира 9 каждого, кожуха 13 с осями вход-о кого патрубка 14 последнего и выходного патрубка 12 коллектора 11. На корпусе 1 установлены магистрали 20 и 21 с двумя парами вентилей 22 и 23 соответственно, для подачи холодного и горячего теплоносителей в фазах охпаждения и нагрева рабочих элементов 10. Двигатель имеет также средство распределения теплоносителей в виде размещенных под выходными патрубками 15 кожухов 13 пластин 24 длядросселирования потока теплоносителей. Тяги 16 пропущены через шарниры9 кожухов 13 перпендикулярно осямэтих шарниров 9 с возможностью возвратно-поступательного движения. Одинконец каждой тяги 16 соединен с однимиз шарниров 8 внутреннего обода 4,а на втором ее конце установлен подвижный упор 17. Каждый рабочий элемент 10 прижат одним копцом к упору17, а другим концом закреплен на шарнирном торце 19 кожуха 13, при этомоси тяг 16, рабочих элементов 10 икожухов 13 совмещены. Двигатель снабжен также. кареткой 25, установленнойс возможностью возвратно-поступательного движения в направляющих 26 корпусапри помощи ходового винта 27в направлении эксцентриситета ободьев2 и 4; а ось 5 внутреннего обода 4жестко закреплена в каретке 25.Диаметры ободьев 2 и 4 и расстояниемежду ними определяют с учетом числа,и параметров рабочих элементов 1 О,обеспечивая при этом максимальнуюмассу материала элементов 10 в единице рабочего объема и развитую их теплообменную поверхность, Для этого рабочие элементы 10 выполнены в видеразмещенных внутри кожухов 13 винтовых пружин, что позволяет достигнутьзаданных величин рабочих усилий приувеличенном эксцентриситете осей 3 и5 ободьев 2 и 4 и за счет этого добиться более эффективного полезного использования тепловых деформаций элементов 10 при компактном выполнениидвигателя,Двигатель работает следующим образом. Для запуска двигателя и его работы необходимо попеременно то нагревать, то охлаждать рабочие элементы 10, причем при нагреве необходимо поддерживать температуру горячего теплоносителя, незначительно превышающую точку конца обратного мартенситного превращения материала элемента 10, а при охлаждении - поддерживать температуру холодного теплоносителя, несколько меньшую температуры конца прямого мартенситного превращения. Нагреваясь, рабочие элементы 10 стремятся восстановить свои исходные размеры и создают усилие между ободьями 2 и 4, действующее по линии вдоль3 13037 шарниров 8 и 9. Наличие шарниров 8 и 9 обеспечивает отсутствие изгибающих напряжений в рабочих элементах 10 независимо от взаимного углового расположения ободьев 2 и 4 в любой момент 5 времени.При подаче в кожухи 13 холодного жидкого теплоносителя происходит прямое мартенситное превращение материала рабочих элементов 10, сопровож-И даемое 2-3-кратным снижением модуля его нормальной упругости, вследствие чего напряжения в рабочих элементах 10 резко падают и происходит деформация с обратным знаком по отношению 15 к деформации, возникающей при нагреве рабочих элементов 10. Величина деформации рабочих элементов 10 по мере вращения ободьев 2 и 4 постоянно изменяется из-за эксцентриситета осей 3 и 20 5 ободьев 2 и 4, При подаче в кожухи 13 горячего жидкого теплоносителя вся неупругая деформация, полученная в результате охлаждения рабочего элемента 10, преобразуется в упругую за счет эффекта памяти формы, Далее рабочий цикл повторяется.Смена теплоносителей с горячего на холодный осуществляется попеременно с помощью пластин 24 для дроссе лирования потока теплоносителя, которые при вращении кожухов 13 вместе с ободом 2 распределяют подачу теплоносителя из коллектора 11 в кожухи 13, осуществляя постоянную постепен ную смену теплоносителя с холодного на горячий и обратно, Оптимальный режим расхода теплоносителей для каждой фазы рабочего цикла обеспечивается поворотом вентилей 22 и 23, подсоеди ненных к общим магистралям 20 и 21, с холодным и горячим теплоносителями. Из-за большого различия механических характеристик матерчала в состоя5 нии аустенита и мартенсита величина. работы, совершаемой рабочими элементами 10 при нагреве, превышает величину рабаты по деформации рабочих элементов 10 при их охлаждении, что позволяет получать полезную работу.Вследствие того, что при изготовлении невозможно сдслать так, чтобы все рабочие элементы 10 имели одинаковые силовые параметры, и вследствие. изменения их энерго-механических характеристик, в процессе эксплуатации необходимо осуществлять их подгонку при сборке и работе двигателя, Регу 36лировка деформаций и напряжений рабочих элементов 10 осуществляется передвижением упоров 17 вдоль тяг 16 с последующим фиксированием упоров 17 на тягах 16 при помощи фиксаторов 18. Регулирование рабочих характеристик (скорости вращения оси 3, мощности, передаваемой звену 7, и др,) осуществляется непосредственно во время работы двигателя изменением эксцентриситета осей 3 и 5 ободьев 2 и 4, перемещением каретки 25 вдоль направляющих 26 корпуса 1 при помощи ходового винта 27. Все это обеспечивает повышение экономичности двигателя.Формула изобретения1. Мартенситный двигатель, содержащий корпус, наружный и внутренний эксцентричные ободья, один из которых установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, шарнирно соединенные с ободьями рабочие элементы из материала с эффектом памяти формы, а также подвижный коллектор для подачи на элементы теплоносителей с обращенными в сторону рабочих элементов выходными патрубками и средство распределения теплоносителей, а т л и ч аю щ и й с я тем, чта, с целью повышения экономичности путем локализации подачи теплоносителей в зону расположения рабочих элементов и обеспечения регулирования деформаций и напряжений элементов, он дополнительно снабжен отдельными для каждого рабочего элемента кожухами с входными и выходными патрубками для подачи на элементы и удаления теплоносителей, а также установленными между внутренним ободом и каждым рабочим элементом тягами с подвижными упорами и фиксаторами последних, каждый кожух шарнирно соединен одним торцом с йаружным ободом с совпадением оси шарнира каждого кожуха с осями входного патрубка последнего и выходного патрубка коллектора, средство распределения теплонасителей выполнено в виде размещенных под выходными патрубками кожухов пластин для дросселирования потока теплоносителей, тяги пропущены через шарниры кожухов перпендикулярно осям этих шарниров с возможностью возвратно-поступательного движения, один конец каждой части соединен с шарниром внутреннего обода, а на другом ее кон1303736 Составитель Л, ТугаревТехред М. Хода нич: Корре кто р Л. Пилипен ко Редактор Л.Повхан Тираж 427 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 1287/35 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, Б це установлен подвижный упор, каждый рабочий элемент прижат од - ним концом к последенему, а дру - гим концом закреплен на шарнирном торце кожуха, при этом оси тяг, раб очих элементов и кожухов совмещены. 62, Двигатель по п.1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем,. что он дополнительно снабжен кареткой, установленной с возможностью возвратно"поступательного движения в направлении эксцентриситета ободьев, а ось одного из ободьев жестко закреплена в каретке.