SU1409776A1

SU1409776A1 - Thermal step engine

Info

Publication number: SU1409776A1
Application number: SU864161819A
Authority: SU
Inventors: Егиш Борисович Адамян; Борис Степанович Клименко; Шаген Гургенович Мкртичян; Гурген Владимирович Есаян
Original assignee: Е.ВоАдам н, Б.С.Клименко, Ш.Г.Мкртич н и Г.В.Еса н
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1986-12-15
Publication date: 1988-07-15

Abstract

Изобретение позвол ет повысить КЩ и расширить функциональные возможности двигател путем обеспечени взаимодействи штока при его возвратном перемещении с ротором при неизменном направлении вращени последнего . Корпус 1 выполнен в виде цилиндрической стенки- 12, внутренн поверхность которой образована кольцеп вым цилиндрическим пазом, выполненным в торце корпуса. В стенке выполнены два радиальных вертикальных отверсти , расположенные диаметрально противоположно со смещением друг относительно друга по дпине паза, рав1-гым рабочему ходу штока 7. Шток выполнен из сплава с термомеханической .пам тью его переменной длины и имеет тепло- , обменный выступ (ТВ) 8. Отверсти соединены между собой двум спираль- .ными канавками с противоположным направлением закрутки и с продольными пр мыми участками на концах канавок. Канавки выполнены на наружной и внутренней поверхност х стенки корпусао Движительный 5 выполнен в виде двух жестко соединенных между собой концентричных кольцевых цилиндрических выступов одинаковой длины и соединен подшипником со штоком. На внутренней поверхности наружного и на наружной поверхности внутреннего выступов на их концах вьтолнены располо - женные одна напротив другой полусферические мки, в одной из которых с (ОThe invention makes it possible to increase the number of key points and expand the functionality of the engine by ensuring that the stem interacts with its return movement with the rotor at a constant direction of rotation of the latter. The housing 1 is made in the form of a cylindrical wall-12, the inner surface of which is formed by a ring cylindrical groove made at the end of the housing. Two radial vertical holes are made in the wall, which are diametrically opposite to each other and are displaced relative to each other along the groove, equal to the working stroke of the rod 7. The rod is made of an alloy with a thermomechanical pitch of its variable length and has a heat exchange protrusion (TV) 8. The holes are interconnected by two helical grooves with opposite spin direction and with longitudinal straight sections at the ends of the grooves. The grooves are made on the outer and inner surfaces of the housing wall. The motive 5 is made in the form of two concentric annular cylindrical projections rigidly interconnected of the same length and connected by a bearing to the rod. On the inner surface of the outer and on the outer surface of the inner protrusion, at their ends, there are hemispherical bows located one opposite the other, in one of which there are (O

Description

V(A,V (A,

||

Фаг./Phage /

с выступанием внутрь одного из от- зерстий установлен фиксирующий элемент , выполненный в виде шарика 27, При нагреве ТВ, а вместе с ним и птока он начинает сокращатьс вследствие про влени эффекта термомехани, ческой пам ти, элемент с шариком на-with a protrusion inside one of the ﬁ lms, a fixing element is installed, made in the form of a ball 27. When the TV heats up, and with it the flow, it begins to decrease due to the manifestation of the effect of thermomechanical memory

чинает двигатьс до соприкосновени с источником 10 охлаждени . ТВ осты вает, одновременно понижа т-ру штока . При дальнейшем охлаждении ТВ шток начинает раст гиватьс , передвига ТВ от источника 10 к источнику 9 нагрева , 3 ил.stops moving until it comes into contact with cooling source 10. The TV cools down while lowering the stem t-ru. Upon further cooling of the TV, the stock begins to expand, moving the TV from the source 10 to the heating source 9, 3 sludge.

Изобретение относитс к преобразованию тепловой энергии низкопотен циальных источников в механическую энергию прерьшистого поворотного движени за счет тепловых дефор- маций штока из сплава с термомеханической пам тью и может быть исполь- {зовано при создании агрегатов автома- (тики теплоэнергетических установок. : Целью изобретени вл етс повы- иение КПД и расширение функциональных возможностей путем обеспечени взаимодействи штока при его возвратном перемещении с ротором при неизменном направлении вращени последне- го,The invention relates to the conversion of thermal energy from low-potential sources to mechanical energy of a rotary motion due to thermal deformations of a rod from an alloy with a thermomechanical memory and can be used to create units of automatic heat-and-power plants. increase of efficiency and expansion of functionality by ensuring the interaction of the rod during its return movement with the rotor at the same direction of rotation of the latter,

I На фиг,1 представлен двигатель при крайнем левом положении движитель ноге элемента, осевой разрез; на ,2 - то же, при крайнем правом Положении движитёльного элемента (ис- гочники нагрева и охлаждени не покайаны ); на фиг,3 - разрез А-А на фиг., 1,I Fig. 1 shows the engine in the extreme left position of the propeller of the leg of the element, axial section; on, 2 - the same, with the extreme right position of the moving element (sources of heating and cooling are not shown); FIG. 3 is a section A-A in FIG. 1,

Двигатель содержит корпус i с установленным на подшипниках 2 рото-- ром 3 невзаимодействующий посредством ПОДВИЖНОГО в осевом направлении шли- девого соединени 4 с ротором 3 дви- йсительный элемент 5, Последний соеди- ней посредством пошипника 6 со што- ком 7 из сплава с термомеханической пам тью его переменной длины. Шток 7 Имеет теплообменный выступ 8, разме- Иденный между источниками 9 и 10 соот- Ветственно нагрева и охлаждени , Шток 7 и источники 9, 10 выполнены в виде тепловых труб, набитых капилл рным материалом 11, пропитанным легкокип щим теплоносителем. Корпус I выполнен в виде цилиндрической стенки 2, внутренн поверхность которойThe engine includes a housing i mounted on bearings 2 with a rotor 3 non-interacting by means of an axially movable axially connected joint 4 with a rotor 3 a moving element 5, the latter by means of a bearing 6 with a rod 7 made of an alloy with thermo-mechanical memory of its variable length. Rod 7 It has a heat exchange protrusion 8, spaced between sources 9 and 10, respectively, of heating and cooling. Rod 7 and sources 9, 10 are made in the form of heat pipes filled with capillary material 11 soaked with boiling heat carrier. Case I is made in the form of a cylindrical wall 2, the inner surface of which

образована кольцевым цилиндрическим пазом 13, выполненным в торце 14 корпуса I. В стенке 12 выполнень два радиальных вертикальных отверсти 15 и 16, расположеннь1е диаметрально противоположно со смещением друг относи- :тельно друга по длине паза 13, равным рабочему ходу штока 7, Отверсти 15 и 16 соединены между собой спиральными канавками 17 и 18 с противоположным направлением закрутки и с продольными пр мыми участками 19-22 на концах канавок 17, 18, Канавка 17 выполнена на наружной поверхности стенки 12 корпуса I, а канавка 18 - на внутренней ее поверхности, Дви- жительный элемент 5 выполнен в виде двух жестко соединенных между собой концентричных кольцевых цилиндрических выступов 23, 24 одинаковой длины . На внутренней поверхности наружного выступа 23 и на наружной поверхности внутреннего выступа 24 на их концах выполнены расположенные одна напротив другой полусферические мки 25, 26, в одной из которых с высту- панием 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 дл фиксации движитёльного элемента 5 в крайних его положени х от поворо та вокруг оси при поочередном взаимодействии нишцев 31 с пазами 29 и 30,formed by an annular cylindrical groove 13, made in the end face 14 of the housing I. In the wall 12, there are two radial vertical holes 15 and 16 located diametrically opposite to each other relative to each other along the length of the groove 13, equal to the working stroke of the rod 7, Hole 15 and 16 are interconnected by spiral grooves 17 and 18 with the opposite direction of twist and with longitudinal straight sections 19-22 at the ends of the grooves 17, 18, the groove 17 is made on the outer surface of the wall 12 of the housing I, and the groove 18 on its inner surface and, the driving element 5 is made in the form of two concentric annular cylindrical protrusions 23, 24 of the same length rigidly interconnected. On the inner surface of the outer protrusion 23 and on the outer surface of the inner protrusion 24 at their ends are made one opposite to the other hemispherical bows 25, 26, in one of which with a protrusion inside one of the holes 15, 16 of the wall 12 of the housing 1 there is a fixing element, made in the form of a ball 27; Spline grooves 29, 30 are made on the central protrusion 28 of the housing 1; splines 31 are made on the inner surface of the inner protrusion 24 of the element 5 to fix the movement element 5 in its extreme positions X from turning around the axis with the alternate interaction of the niches 31 with the slots 29 and 30,

.Тепловой шаговьй двигатель работает следующим образом.. Thermal engine steps as follows.

В положении, изображенном на фиг,1 теплообменный выступ 8 штока 7 сопри- In the position shown in FIG. 1, the heat exchange protrusion 8 of the rod 7 is in contact with

касаетс с источником 9 нагрева и на- греваетс , передава тепло штоку 7, В это врем шток 7 находитс в раст 19 канавки 17 от позиции 38 до позиции 39. ИЛпйцы 31 вход т в зацепление с пазами 29, при этом элемент 5touches the heating source 9 and heats up by transferring heat to the rod 7. At this time, the rod 7 is in growing 19 grooves 17 from position 38 to position 39. The lions 31 are engaged with the grooves 29, while element 5

нутом положении, движительный элемент t с ротором 3 не вращаетс , В позицииposition, the propulsive element t with the rotor 3 does not rotate, in the position

5 находитс в крайнем левом положении, а шарик 27 - в позиции 32 в мке 26.5 is in the leftmost position, and the ball 27 is at position 32 in the bow 26.

При нагревании теплообменного выступа 8, а вместе с ним и штока 7 доWhen heated, the heat exchange protrusion 8, and with it the rod 7 to

39 шарик 27 по отверстию 15 свободно падает в мку 26 в позицию 32. Шток 7 при этом находитс в раст нутом положении, а теплообменный выстемпературы , например, 50°С шток 7 на-10 уп 8 соприкасаетс с источником 939, the ball 27 through the hole 15 freely falls into the microscope 26 at position 32. The rod 7 is at the same time in the extended position, and the heat exchanging temperature, for example, 50 ° C, the rod 7 by -10 pack 8 is in contact with the source 9

чинает сокращатьс вследствие про влени эффекта термомеханической пам ти, движительный элемент 5 с шариком 27 начинает двигатьс вправо, причем шарик 27, наход сь в мке 26, первоначально движетс по продольному пр мому участку 21 канавки 18 от позицииbegins to contract due to the effect of the thermomechanical memory, the propulsive element 5 with the ball 27 begins to move to the right, and the ball 27, located in the beam 26, initially moves along the longitudinal straight section 21 of the groove 18 from the position

32до позиции 33, а шлицы 31 выход т из зацеплени с пазами 29. Движитель- ньй элемент 5 с ротором 3 при этом не вращаетс . Затем шарик 27 движетс по спиральной канавке 18 от позиции32 at position 33, and the splines 31 come out of engagement with the slots 29. The propulsive element 5 with the rotor 3 does not rotate. Then the ball 27 moves in a spiral groove 18 from the position

33до позиции 34 и поворачивает дни- жительный элемент 5, а вместе с ним и ротор 3 против часовой стрелки. При дальнейшем сокращении штока 733 at position 34 and rotates the decal element 5, and with it the rotor 3 counter-clockwise. With further reduction in stock 7

и движении движительного элемента 5 вправо шарик 27 движетс по продоль ному пр молинейному участку 22 каand the movement of the propulsive element 5 to the right, the ball 27 moves along the longitudinal straight line section 22 ka

навки 18 до позиции 35, шлицы 31 вхо- 30 штока при его возвратном перемещении д т в зацепление с пазами 30, и дви- с ротором при неизменном направле1шиnavi 18 to position 35, splines 31 inlet 30 of the rod when it is returning movement d t in engagement with the grooves 30, and moving with the rotor with the same direction

жительный элемент 5 с ротором 3 не вращаютс . Теплообменный выступ 8 соприкасаетс с источником 10 охлаждени , остывает, одновременно понижа температуру штока 7, который находитс в сжатом положении (фиг.2). Шарик 27 по отверстию 16 свободно падает в мку 25 в позицию З б. При дальнейшем охлаждении теплообменного выступа 8 и штока 7 до температуры, например , +30°С, шток 7 начинает раст гиватьс в результате про влени обратимого эффекта термомеханической ,пам ти, передвига выступ 8 от источника 10 б хлаждени к источнику 9 нагрева, а движительный элемент 5 - влево. Шарик 27, наход сь в мке 25, движетс от позиции 36 до позиции 37 по продольному пр мому участку 20 канавки 17, а шпицы 31 выход т из зацеплени с пазами 30, при этом движи- тельный элемент 5 с ротором 3 не вращаетс . Затем.шарик 27 движетс 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 движетс по пр мому участкуThe housing element 5 with the rotor 3 does not rotate. The heat exchange protrusion 8 contacts the cooling source 10, cools down, at the same time lowering the temperature of the rod 7, which is in the compressed position (Fig. 2). The ball 27 through the hole 16 freely falls in the micro 25 to the position Z b. Upon further cooling of the heat exchange protrusion 8 and the rod 7 to a temperature of, for example, + 30 ° C, the rod 7 begins to expand as a result of the reversible effect of the thermomechanical memory, moving the protrusion 8 from the cooling source 10 b to the heating source 9, and moving item 5 - left. The ball 27, located in the ball 25, moves from position 36 to position 37 along the longitudinal straight section 20 of the groove 17, and the spitz pins 31 get out of engagement with the grooves 30, while the motor element 5 with the rotor 3 does not rotate. Then, the ball 27 moves along the groove 17 from position 37 to position 38 and rotates the propulsion element 5 with the rotor 3 counterclockwise. Upon further movement of the element 5, the ball 27 moves along the straight section

19 канавки 17 от позиции 38 до позиции 39. ИЛпйцы 31 вход т в зацепление с пазами 29, при этом элемент 519 grooves 17 from position 38 to position 39. The cylinders 31 engage with grooves 29, with element 5

с ротором 3 не вращаетс , В позицииwith rotor 3 does not rotate, in position

39 шарик 27 по отверстию 15 свободно падает в мку 26 в позицию 32. Шток 7 при этом находитс в раст нутом положении, а теплообменный 8 соприкасаетс с источником 939, the ball 27 through the hole 15 freely falls into the microscope 26 at position 32. The rod 7 is in the stretched position and the heat exchange 8 in contact with the source 9

нагрева и начинает нагреватьс . Далее описанный цикл повтор етс .heat up and starts to heat up. The cycle described below is repeated.

Claims

Invention Formula

15

0

A thermal stepping motor, comprising a housing with a rotor mounted on bearings, interacting through an axially movable spline connection with a rotor a propulsive element connected to a rod of an alloy with a thermomechanical memory of its variable length, carrying a heat exchanger projection spaced between sources of heat and

cooling, characterized in that, in order to improve efficiency and

expanding functionality by providing interoperability

0

five

rotation of the latter, the propulsion element is connected to the rod by means of an additionally mounted bearing, the housing is made in the form of zi.-i-. ., the lindric wall, the inner surface of which is formed by an annular cylindrical groove made in the butt of the body, has two radial vertical holes in the wall, which are diametrically opposed to being offset relative to each other along the groove length, equal to the stroke of the rod, and connected between

, fight with two spiral grooves with opposite spin direction and with longitudinal straight sections. at the ends of the grooves, the latter are made respectively on the outer and inner surface of the housing wall; the propulsive element is made in the form of two concentric annular cylindrical projections of the same length rigidly interconnected;

e the inner surface of the outer and on the outer surface of the inner protrusions at their ends are made one opposite to the other hemispherical weave, one of which

0

with the protrusion inside one of the holes of the housing wall

i 7/5,

D 15JS. .UiQJ. V-

222025

but a locking element is installed, made in the form of a ball.

31 2 23

31