Способ пуска и останова мартенситного двигателя и мартенситный двигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК в св д)4 ГО ИЗОБР рораблестроительво СССР 1985о СССР6, 1986. 7) Изобретен нкциональные ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский кный институт(54) СПОСОБ ПУСКА И ОСТАНОВА НАРТЕНСИТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ИАРТЕНСИТНЫЙ ДВИ- ГАТЕЛЬ позволяет расширить озможности и повыситьнадежность 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 с окружающей среды, Перед пуском двигателя до подачи охлаждающего теплоносителя, например жидкого азота.1520256 4 шайба 7 расположена параллельно шайбе 6, После формирования зон нагреваи охлаждения путем подачи жидкогоазота на ТЭ 8 по одну сторону отплоскости осей вала 5 и привода 11включением последнего наклоняют шай бу 7, деформируя ТЭ 8 симметричноотносительно плоскости чертежа. В результате нагрева и охлаждения ТЭ 8 10формируется неравномерное поле их Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам иустройствам преобразования тепловойэнергии в механическую за счет тепловых деформаций твердых термочувствительных элементов с проявлениемсвойства их термомеханицеской памяти,иможет быть использовано, например,для утилизации энергии разности температур окружающей среды и жидкого25азота, который является побочным продуктом (отходом) при полуцении кислорода, необходимого для сварочных работ,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей и повышение надежности.На фиг. 1 представлена кинематическая схема мартенситного двигателяв нерабочем состоянии с недеформированными термоюувствительными элементами; на фиг. 2 - то же, в рабочемсостоянии двигателя, после наклонаприводом его поворотной шайбы и создания поля различных по велицине деформаций термоцувствительных элементов. ФМартенситный двигатель содержит статор 1, проходящий через зоны нагре 45 ва и охлаждения (эти зоны разграничены плоскостью чертежа на фиг. 2).Со статором 1 церез радиально-упорныеподшипники 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 термоцувствительные элементы 8 из материала, обладающего термомеханицеской памятью формы, например из никелида титана, легированного железом или кобальтом, или из сплава системы медь-алюминий-никель.Диапазон:температур проявления памянапряжений, имеющих тангенциальнуюсоставляющую из-за наклона шайбы 7и вызывающих вращение вала 5, Приотключении двигателя вначале устраняют деформацию ТЭ 8, перемещая шайбу 7 в исходное положение для предотвращения развития их необратимыхпластических деформаций, и лишь послеэтого устраняют эоны нагрева и охлаждения2 с.п.ф-лы, 2 ил. ти материала элементов 8 находитсяниже 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 церез 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, руцным, мартенситным и т,п.При сборке двигателя (фиг. 1) шайбы 6 и 7 располагают параллельно друг другу, после чего на них устанавливаютгэлементы 8 без натяга,При реализации предлагаемого способа двигатель работает следующим образом.1До 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 термоцувствительных элементов изматериала, обладающего свойством термомеханицеской памяти, Формированияи устранения зон их нагрева и охлаждения, о т л и ц а ю щ и й с я тем,цто, с целью расширения Функциональных возможностей и повышения надежности при использовании для нагреватепла окружающей среды, а для охлаждения - криогенных теплоносителей,при пуске деформирование элементовпроизводят после формирования зон нагрева и охлаждения, а при остановкеустраняют деформацию термоцувствительных элементов до устранения зон нагрева и охлаждения,5 152025 йайба 7 поворацивается приводом 11 вокруг упорного подшипника 12, деформируя элементы 8, при этом ход привода 11 выбирают таким образом, цтобы максимальная деформация элементов 8 не превышала допустимой величины (для сплавов на основе никелида титана 5,5-8 Ф). Установка упорного подшипника 12 на одном радиусе с элементами 8 обеспечивает неизменность длины(или деформации) ближайшего к подшипнику 12 элемента 8 при пуске двигателя. При повороте шайбы 7 вокруг подшипника 12 сферицеский подшипник 9 15 перемещается по валу 5. После поворота шайбы 7 приводом 11 (фиг. 2) деформации элементов 8 распределяются симметрично относительно плоскости чертежа. Элементы 8, попавшие в зону на грева окружающим воздухом, при этом сохраняют высокое значение модуля упругости своего материала, а модуль упругости элементов 8, 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- З 0 тавляющую, цто вызывает вращение ротора 4.Перед остановкой двигателя вначале устраняют деформацию элементов 8, для чего стравливают давление из камеры 13, 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. 40 Если 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 реа" лизован в мартенситных двигателях, имеющих другие кинематицеские схемы, для чего они должны иметь привод для изменения степени деформации их тер" мочувствительных элементов, Регулировка степени деформации термоцувствительных элементов 8 в широких пределах ьплоть до полного устранения их деформаций и применениерабочего тела- материала элементов 8 - с диапазоном температур проявления его памяти ниже Ь 6температуры 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 егоработы энергию холода криогенных теплоносителей без дополнительного искусственно созданного горячего теплового источника, Кроме того, обеспечивается повышение надежности мартенситного двигателя путем предотвращенияперегрузки термочувствительных элементов 8 в процессе его хранения итранспортировки, а также при, его пуске и остановке,2. Мартенситный двигатель, содержащий статор, проходящий через зоны нагрева и охлаждения, и ротор, связанные между собой через радиально- упорные 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 ра- ч диально-упорныи подшипник взаимодеиствует с приводом изменения угла еенаклона относительно вала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, цто он дополнительно снабжен упорным подшипником,1520256 расположенным диаметрально противопо"ложно приводу относительно вала,шарнирно соединенным со статором ивзаимодействующим с наружным торцом Составитель Л.ТугаревТехред А.Кравчук Корректор Т,Малец Редактор Н.Яцол раж 41 енного комитета по изобретени 13 Э 35, Иосква, Ж, Раушская Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ й 36/37 ВНИИПИ .Государ поворотной шайбы на радиусе располо 1 жения элементов, а универсальный шарнир установлен с возможностью перемещения вдоль оси влпд. Подписноеи и открытиям при ГКНТ СССР наб., д, 4/5