Тепловой шаговый двигатель

(51) 4 1" 03 О 7/06 ЕНИ оложен ия положно со сие тельнрабочиз спл друга му ходуческои память имеет теплос термомехани ременноиый выступены междуанавками г лины и (ТВ) 8 собой тверстияия спирал соеди тивоположным наыи авлени ряиыии анавки ыполнены н верхностях наружнои и внустенки корпуса. 5 выполнен в реннеи Движит ныи злеиен виде двух жес собой концент рических выст соединен подши внутренней по д а 2наружнои повер тупов на их ко асп нцах выполнены апротив другойв одной из к ое женные одна олус орых еские ямки ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР В 1151708, кл. Р 03 0 7/06, 1984.Авторское свидетельство СССР В 1268795, кл. Р 03 О 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 отверсые диаметрально протщениеи друг относидлине паза, равнымока 7. Шток выполнен закрутки и с продольными сткаии на концах канавок ко соединенных межд ичных кольцевых цил пов одинаковой длин пником со штоком. Н ерхности наружного и хности внутреннего(ис-,ока положении движитночники нагреваЯаны) на фиг.3фиг, 1,0 капилнным Корпус 4 кой стен- которой,кокип ыполн 12, в 3иг.1,при- " ном н ока 7 выступанием внутрь одного из отерстий установлен фиксирующий элеент, выполненный в виде шарика 27При нагреве ТВ, а вместе с ним и 1 птока он начинает сокращаться вследтвие проявления эффекта термомехани-., еской памяти, элемент с шариком на Изобретение относится к преобразонию тепловой энергии низкопотенальных источников в механическую ергию прерывистого поворотного ижения за счет тепловых дефораций штока из сплава с термомеха",ческон памятью и может быть использовано при создании агрегатов автомагики теплоэнергетических установок.Целью изобретения является повы 1 пение КПД и расширение функциональх возможностей путем обеспечения аимодействия штока при его возвратом перемещении с ротором при неизенном направлении вращения последне а Фиг.1 представлен двигателкрайнем левом положении движиэлемента, осевой разрез; на2 - то же, при крайнем правоельного элементаи охлаждения не- разрез А-А на 25Двигатель содержит корпус 1 с установленным на подшипниках 2 ротором 3 и взаимодействующий посредством подвижного в осевом направлении шлицевого соединения 4 с ротором 3 двикительный элемент 5. Последний соединен посредством пошипника 6 со штоком 7 из сплава с термомеханической памятью его переменной длины, Шток 7 имеет теплообменный выступ 8, размещенный между источниками 9 и 10 соот ветственно нагрева и охлаждения. Шток 7 и источники 9, 10 выполнены .в виде тепловых труб, набитых лярным материалом 11, пропита лег ящим теплоносителем,0в ен в виде цилиндричес ки нутренняя поверхность чинает двигаться до соприкосновенияс источником 10 охлаждения, ТВ остывает, одновременно понижая т-ру штока. При дальнейшем охлаждении ТВ штокначинает растягиваться, передвигаяТВ от источника 10 к источнику 9 нагрева, 3 ил,образована кольцевым цилиндрическим пазом 3, выполненным в торце 14 корпуса 1. В стенке 12 выполнены два радиальных вертикальных отверстия 15 и 16, расположенные диаметрально противоположно со смещением друг относительно друга по длине паза 13, равным рабочему ходу штока 7, Отверстия 15 и 16 соединены между собой спиральными канавками 17 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 1, а канавка 18 - на внутренней ее поверхности. Движительный элемент 5 выполнен в виде двух жестко соединенных между собой концентричных кольцевых цилиндричесих выступов 23, 24 одинаковой длины, На внутренней поверхности наружно" го выступа 23 и на наружной поверхности внутреннего выступа 24 на их концах выполнены расположенные однанапротив 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.11В положении, изображен а ф т ообменный выступ 8 штсокасается с источником 9 нагрева и нагревается, передавая тепло штоку 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.ри нагревании теплообменного выступа 8, а вместе с ним и штока 7 до температуры, например, 50 С шток 7 на"10 чинает сокращаться вследствие проявления эффекта термомеханической памяти, движительный элемент 5 с шариком 27 начинает двигаться вправо, причем шарик 27, находясь в ямке 26, перво 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 20 не вращается. Затем шарик 2 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. 25 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 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 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 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 БО 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 изобретенияТепловой 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 внутреннего выступов на их концах выполнены расположенные одна напротив другой полусферические ямки, в одной из которых1409776 ираж 43 одписное оизв.-полигр. пр с выступанием внутрь одного из отверстий стенки корпуса дополнительВНИИПИ Заказ 3463/3 но установлен фиксирующй элемент,выполненный в виде шарика,Ужгород, ул, Проектна