Гидравлический тепловой привод

(5)4 Г 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ С ОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТЕПЛОВОЙ ПРИВОД(57) Изобретение м.б. использовано в качестве гидравлического исполнительного механизма. Цель изобретения - повышение быстродействия привода путем обеспечения возможности обратного хода звена отбора мощности до сжатия рабочего тела. Компенсирую щая камера (К) 13 переменного объема с компенсирующими подвижными стен ками 14 сообщена с рабочей К 3 переменного объема, заполненной термочувствительным рабочим телом и установленной с зазором в теплоизолирующем кожухе 1. Неподвижная стенка 5 К 3 закреплена на опоре 4, а подвижная стенка 6 К 3 взаимодействует со звеном отбора мощности, Подвижный упор 15 с фиксатором 16 его положения соединен с приводом упора и размещен между стенкой 14 и опорой. Внутри кожуха расположен нагреватель, выполненный в виде индукционной катушки 11, размещенной в зазоре между кожухом и К 3 снаружи охладителя 8. При таком выполнении такт охлаждения и сжатия осуществляется во время трех тактов нагрева и расширения, что обеспечивает возможность непрерывного отбора мощности в случае, если интенсивность охлаждения рабочего теласущественно меньше, чем интенсивност ее нагрева, Если времени трех тактов нагрева и расширения будет недостаточно для осуществления такта охлаждения и сжатия, то кол-во К 3 м.б. увеличено, тем самым увеличится вре.мя для осуществления такта охлажде- еюйния и сжатия. 1 з.п. ф-лы, 12 ил. фЬ г 77 г Ю Ю "фф"50Привод (фиг. 1-4) содержит размещенную с зазором внутри теплоиэолирующего кожуха 1 заполненную жидким термочувствительным рабочим телом - водой 2 рабочую камеру 3 переменного 55 объема с закрепленной на опоре 4 неподвижной стенкой 5 и с подвижной стенкой 6, взаимодействующей с звеном отбора мощности, выполненным в Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для преобразования тепловой энергии в механическую, и может использоваться в качестве гидравлического исполнительного механизма.Целью изобретения является повышение быстродействия путем обеспечения возможности обратного хода 10 звена отбора мощности до сжатия рабочего тела.На фиг. 1 изображен предлагаемый привод с одной рабочей и одной компенсирующей камерами в виде сильфон ных гидроцилиндров в исходном положении, поперечный разрез; на фиг.2 - то же, в конце такта расширения; на фиг.3 - то же, в конце такта сжатиями на фиг.4 - привод с одной рабочей и одной компенсирующей камерами в виде поршневых гидроцилиндров, поперечный разрез (пунктирными линиями показано положение элементов устройства при выдвинутых поршнях гидроцилиндров ра бочей и компенсирующей камер); на фиг.5 в .график зависимости объема тертермочувствительного рабочего тела - воды от ее температуры; на фиг.6 - конструктивная схема привода с во семью рабочими и восемью компенсирующими камерами - с общим звеном отбора мощности в виде ползуна в исходном положении; на фиг.7 - то же, при такте расширения левых наружных рабочих35 камер; на фиг.8 - то же, при такте расширения правых внутренних рабочих камер; на фиг.9 - то же, при такте расширения левых внутренних рабочих камер; на фиг. 10 - то же,при такте 4 расширения правых наружных рабочих камер; на фиг.11 - привод с восемью рабочими и восемью компенсирующими камерами, расположенными вокруг звена отбора мощности в виде ползуна, аксонометрия; на фиг,12 - ползун отбора мощности вдоль оси его штока (черными кружками обозначены места приложения усилий гидроцилиндров рабочих камер)виде ползуна 7 (фиг.6-12). В зазоре между кожухом 1 и рабочей камерой 3 размещен охладитель 8, выполненный, например, в виде охватывающего камеру 3 канала 9 для холодного теплоносителя, сообщенного с внешним источником 10 охлаждения. В зазоре между кожухом 1 и рабочей камерой 3 снаружи охладителя 8 размещен нагреватель в виде индукционной катушки 11, подключенной к источнику 12 переменного тока. Привод снабжен также компенсирующими камерами 13 переменного объема по числу рабочих камер 3 Компенсирующие камеры 13 имеют компенсирующие подвижные стенки 14. Каждая компенсирующая камера 13 сообщена со своей рабочей камерой 3, заполнена рарабочим телом - водой 2 и снабжена размещенным между ее подвижной стенкой 14 и опорой 4 подвижным упором 15 с фиксатором 16 его положения, соединенным с дополнительно установленным приводом 17 (например, электромагнитным) упора 15. Последний может быть выполнен в виде трех звеньев 18-20, шарнирно соединенных между собой, а также с опорой 4 и компенсирующей подвижной стенкой 14. Среднее звено 19 упора,15 связано с фиксатором 16 скользящим соединением с возможностью перемещения звена 19 в поперечных направляющих, выполненных на конце фиксатора 16Средняя часть рабочей камеры 3 может быть выполнена в виде трубчатой цилиндрической решетки 21 (фиг.1 и 4). Рабочая и компенсирующая камеры 3 и 13 могут быть снабжены соответственно сильфонными гидроцилиндрами 22 и 23 или поршневыми гидроцилиндрами 24 и 25 с установленными в последних рабочими и компенсирующими поршнями 26 и 27 соответственно, Для уменьшения перемещения подвижной стенки 14 компенсирующей камеры 13 площадь поперечного сечения последней больше, чем площадь поперечного сечения гидро- цилиндра 22 или 24 рабочей камеры 3.Для обеспечения совместной согласованной работы нескольких, например восьми, рабочих камер 3 (фиг,6-12) последние вместе со своими компенсирующими камерами 13 располагаются соосно парами с рабочими поршнями 26, обращенными навстречу один другому, Между поршнями 26 в этом случае размещено общее для всехрабочих камер 3 звено отбора мощности в виде ползуца 7, закрепленногона штоке 28, установленного с возможностью прямолинейного возвратно 5поступательного движения на опорныхузлах 29,Привод работает за счет теплового расширения и сжатия рабочего тела - воды при изменении ее температуры. Исходной температурой г. воды 2,соответствующей начальной точке рабочего цикла камеры 3, выбираетсяо4 г"С потому, что при г. = +4 С водаимеет наибольшую ппотность, наименьшие объем и коэффициент объемногорасширения (Фиг.5). При температуреводы 2 4 С в рабочей камере 3 ее подвижная стенка 6 находится в исходномположении, практически не получая перемещения при колебаниях температурыоводы 2 на 1 С в большую или меньшуюсторону, что упрощает регулировку исходного положения стенки 6 рабочейкамеры з. 25При подключении индукционной катушки 11 к источнику 12 переменноготока происходит нагревание воды 2 вокамере 3 до 4 С + йг:, где д - увеличение температуры, необходимое для ЗОобеспечения заданного рабочего ходаползуна 7. Вода 2, расширяясь, заставляет перемещаться подвижную стенку 6, толкающую ползун 7. При этоминтенсивность нагрева воды 2 зависит35от желаемой скорости перемещения ползуна 7. После того, как ползун 7 истенка 6 пройдут определенный путь 1(Фиг.2), такт расширения камеры 3заканчивается, а в канал 9 подаетсяиз источника 10 охлаждения холодныйтеплоцоситель. В камере 3 начинаетсяпроцесс охлаждения воды 2, т.е. тактсжатия камеры 3, который продолжается до достижения С = 4 С. Так какпроцесс охлаждения воды 2 в камере3 происходит существенно медленнеепроцесса ее нагревания, то в концетакта расширения камеры 3 срабатывает привод 17, который освобождаетФиксатор 16 упора 15, опуская внизего среднее звено 19. Подвижная стенка 6 рабочей камеры 3 возвращаетсяв исходное положение под действиемползуна 7, который получает обратное55движение от давления гидроцилиндра22 или 24 другой камеры 3, располо-женной напротив. При возвращениистенки 6 в исходное положение вода 2 из рабочей камеры 3 вытесняется в еекомпенсирующую камеру 13, перемещениюподвижной стенки 14 которой це препятствует упор 15 (фиг.3). В процессе охлаждения воды 2 в камере 3ее объем умеггьшается, что компенсируется сжатием компенсирующей камеры13 за счет возврата ее стенки 14 висходное положение под действггем упора 15, перемещаемого приводом 17 посредством Фиксатора 16, при этом вода 2 вытесняется из камеры 13 в камеру 3. При охлаждении воды 2 в каомере 3 до 4 + 1 С упор 15 центрируется и фиксируется в выпрямленномположении фиксатором 16 (Фиг.1). Таким образом, привод возвращается висходное состояние и готов для повторения рабочего цикла;При работе привода (Фпг.6-12) вкаждой из его рабочих и компенсирующих камер 3 и 13, соответственно,последовательно воспроизводятся указанные процессы, Перед началом работы привода температура воды 2 вовсех его камерах 3 и .13 должна бытьравна 4 С, а ползун 7 находится вблизи гидроцилиндров 24 левых рабочихкамер 3. При этом вначале реализуется такт расширения гидроцилиндров 24левых наружных камер 3 с перемещениемползуна 7 вправо (фиг.7). В концерабочего хода.гпдроцилиндров 24 начинается охлаждение воды 2 в левых наружных камерах 3. При достижении ползуном 7 крайнего правого положенияподается сигнал на включение приводов17 фиксаторов 16 упоров 15 гидроцилиндров 25 левых наружных камер 3, ив этот же момент начинается тактрасширения гидроцилиндров 24 правыхвнутренних камер 3, которые, перемещая ползун 7 влево, воздействуют напоршни 26 гидроцилиндров 24 левыхнаружных камер 3 и перемещают этипоршни 26 в крайнее левое положение(фиг.8). В дальнейшем в гидроцилицдрах 24 и 25 правых внутренних камер3 происходят процессы, аналогичныепроцессам в гидроцилиндрах 24 и 25левых наружных камер 3,После этого в такой же последовательности реализуются такты расширения в гидроцилиндрах 24 левых внутренних камер 3 (фиг,9) и правых наружных камер 3 (фиг.10). В конце такта расширения гидроцилиндров 24 правых наружных камер 3 заканчиваетсятакт охлаждения и сжатия левых наружных камер 3, а взаимодействующие с последними компенсирующие поршни 27 гидроцилиндров 25 фиксируются в крайнем правом положении их выпрямленными упорами 15 (фиг. 10)-. Аналогичным образом завершаются такты охлаждения и сжатия левых внутренних, правых внутренних и правых наружных камер 3.Таким образом, ползун 7 перемещается под воздействием рабочих поршней 26 гидроцйлиндров 24 только в такте их расширения. Такт сжатия является нерабочим и предназначен только для подготовки к такту расширения. Такт охлаждения и сжатия осуществляется во время трех тактов нагрева и расширения, что обеспечивает возможность непрерывного отбора мощности в случае, если интенсивность охлаждения рабочего тела (воды 2) существенно меньше, чем интенсивность ее нагрева. Если времени трех тактов нагрева и расширения недостаточно для осуществления такта охлаждения и сжатия, то количество камер 3 может быть увеличено еще на четыре камерь 3, тем самым располагаемое время для осуществления такта охлаждения и сжатия увеличивается еще на время двух тактов нагрева и расширения. Для установки поршней 26 и 27 привода в исходное положение достаточно обеспечить охлаждение воды 2 до исходной температуры 4 С с точностью +1 С, при этом не возникают избыточные вредные нагрузки на элементы конструкции привода, так как наименьший коэффициент объемного расширения воды 2 соответствует области ее температур 3 - 5 С. В качестве рабочей жидкости вместо воды 2 может быть использована жидкость с более высоким коэффициентом объемного расширения, например этиловый эфир, для чего требуется обеспечить более точный возврат ее температуры к исходному значению в процессе охлаждения,10 Формула изобретения1. Гидравлический тепловой привод, содержащий размещенную с зазором внутри теплоизолирующего кожуха 15 заполненную жидким термочувствитель%ным рабочим телом рабочую камеру переменного объема с закрепленной наопоре неподвижной стенкой и с подвижной стенкой, взаимодействующей с 20 звеном отбора мощности, а также размещенные соответственно внутри кожуха нагреватель и в зазоре между кожухом и рабочей камерой охладитель,о т л и ч а. и щ и й с я тем, что, 25 с целью повышения быстродействия путем обеспечения возможности обратного,хода звена отбора мощности до сжатиярабочего тела, он дополнительно снабжен сообщенной с рабочей камерой комдр пенсирующей камерой переменного объема с компенсирующей подвижной стенкой, а также размещенным между последней и опорой подвижным упором сфиксатором его положения, соединенным с дополнительно установленнымприводом упора.2, Привод по п. 1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, нагреватель выполнен в виде индукционной катушки, размещенной в зазоре между кожухом и рабочей камерой снаружи охладителя.1442694 ГбФиг, 0ОРб 7 Составитель Л.ТугаревРедактор И.Шулла Техред М,Ходанич Корректоректо М,Демчик Подписное акаэ 63 нн е а Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 31 Тираж 431 ВНИИПИ Государств по делам иэобре 113035, Москва, Жкомитета СССРи открытий ская наб д.