Тепловой привод

 

Изобретение относится к тепловой автоматике и точной механике и м.б. использовано при создании усилителей, генераторов и манипуляторов в системах теплоники. Цель изобретения - увеличение амплитуды колебаний звена отбора мощности и обеспечение точного регулирования частоты и амплитуды этих колебаний. К корпусу I прикреплена частично заполненная жидкостью 2 цилиндрическая камера 3 с подвижной стенкой (ПС) в виде сштьфона 4. Кор

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg q F 03 G 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ::, :

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4157293/25-.06 (22) 08.12.86 (46) 23.06.88. Бюл. № 23 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.А. Ерошенко и А.В. Юревич-Па— ранчук (53) 621.486(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 688683, кл. F G 7/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 487245, кл. F 03 G 7/06, 1973.

„„SU,, 1404683 A1 (54) ТЕПЛОВОЙ ПРИВОД (57) Изобретение относится к тепловой автоматике и точной механике и м.б. использовано при создании усилителей, генераторов и манипуляторов в системах теплоники. Цель изобретения— увеличение амплитуды колебаний звена отбора мощности и обеспечение точного регулирования частоты и амплитуды этих колебаний. К корпусу 1 прикреплена частично заполненная жидкостью 2 цилиндрическая камера 3 с подвижной стенкой (ПС) в виде сильфона 4. Кор1404683

10 пус связан с упором и пружиной 13, размещенной между упором и ПС. Нагреватель в виде стержня 9 и упор установлены в камере с возможностью перемещения в направлении колебаний ПС и фиксации относительно корпуса. На жесткой наружной стенке камеры размещен в виде оребрения 8 холодильник.

Звено отбора мощности прикреплено к ,нижнему торцу сильфона, связанного с переключателем и взаимодействующего .с двумя храповыми колесами. При таком выполнении в результате конденсации

Изобретение относится к тепловой автоматике и точной механике, а имейно к тепловым приводам с колебательным движением звена отбора мощности, и может быть использовано прн созда- 5 нии усилителей, генераторов и манипуляторов в системах теплоники — отрасли автоматики, решающей задачи управления при потреблении единственного вида энергии — тепловой.

Целью изобретения является увели1 чение амлпитуды колебаний звена отбора мощности и обеспчение точного регулирования частоты и амплитуды этих колебаний.

На фиг. 1 приведена принципиальная конструктивная, схема предлагаемого теплового привода; на фиг. 2 — схема звена отбора мощности для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное.

Тепловой привод .содержит корпус 1 и прикрепленную к нему частично заполненную жидкостью 2 цилиндрическую ка- 25 меру 3 с подвижной стенкой в виде сильфона 4. Внутренний объем камеры

3 над жидкостью 2 заполнен парс-воздушной смесью 5. Сильфон 4 связан с звеном отбора мощности, выполненным в виде гибкого штока 6 с собачкой 7, прикрепленного к нижнему торцу сильфона 4. На жесткой наружной стенке камеры 3 размещен холодильник, выпол" ненный в виде оребрения 8. В камеру

3 через верхний ее торец введен на35 греватель в виде стержня 9 с тепложидкости и последующего испарения происходит процесс колебания ее уровня, котбрый периодически повторяется. При этом уровень жидкости изменяется с течением времени по гармоническому закону. По такому же закону, но со сдвигом по фазе, изменяется объем сильфона. Амплитуда и частота колебаний объема сильфона зависят от теплофиэических св-в материалов стержня и жидкости, от геометрии элементов привода и мощности нагрева. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

2 изоляцией 10 íà его боковой поверхности и со свободным от теплоизоляции 10 нижним торцом 11, заглубленным в жидкость 2 до уровня, обеспечивающего прерывание теплового контакта стержня 9 с жидкостью 2 после ее испарения. Привод снабжен связанным с корпусом 1 упором в виде гайки 12 и пружиной 13, размещенной между гайкой 12 и нижним торцом 11 сильфона 4. Стержень 9 и гайка 12 установлены с возможностью перемещения в направлении колебаний сильфона 4 и фиксации относительно корпуса I.

Камера 3 неподвижно закреплена на основании !4. Для фиксации стержня 9 предусмотрены прикрепленная к основанию 14 муфта 15 и стопорный винт 16. Гибкий шток 6 связан с переключателем 17, взаимодействующим посредством собачки 7 с двумя храповыми колесами 18 и 19 с возможностью встречного вращения колес 18 и 19 при разных положениях-переключателя 17.

Храповое колесо 18 жестко связано посредством вала 20 с ведущей шестерней 21, а храповое колесо 19 — посредством вала 22 - с ведущей шестерней

23. Ведущие шестерни 21 и 23 введены в зацепление с ведомой шестерней 24 с разных ее сторон. Ведомая шестерня

24 закреплена на выходном валу 25.

Переключатель 17, собачка 7, храповые колеса 18 и 19, валы 20 и 22, шестерни 21, 23 и 24 образуют преобразователь 26 возвратно-поступатель1404683

В зависимости от знака управляю-щего сигнала на входе переключателя

17 возвратно-поступательное движение гибкого штока 6 с собачкой 7 сообщает вращательное движение храповому колесу 18 или 19. Собачка 7 поворачивает храповое колесо 18 или 19 вместе с валом 20 или 22 и шестерней 21 или

23 на число зубьев, соответствующее заданному числу импульсов перемещений гибкого штока 6. В зависимости от знака управляющего сигнала на входе переключателя 17 ведомая шестерня

24 вращается в ту или иную сторону.

Таким образом, на выходе привода получаем угловое перемещение ц вала 25, 45 ного движения штока 6 во вращательное движение выходного вала 25.

Привод работает следующим образом.

I I

С IIQMO+blo муфты 15 и стопорного винта 16, а также пружины 13 устанавливают требуемую величину заглубления

h стержня 9 нагревателя в жидкости 2.

Нагрев. жидкости 2 осуществляется через торец 11 стержня 9 нагревателя. 1О

Отток тепла от прогретой жидкости 2 осуществляется через оребрение 8 холодильника. Тепло стержня 9 передается через торец 11 к жидкости 2. Эффективный прогрев жидкости 2 в районе торца 11 приводит к испарению жидкости 2. В результате этого давление паро-воздушной смеси 5 над жидкостью 2 увеличится, и под его воздействием растянется сильфон 4, передавая пере- 20 мещение а Х штоку 6. При этом пружина !

3 сжимается, уровень жидкости 2 опускается ниже торца ll стержня 9, и прерывается тепловой контакт стержня 9 с жидкостью 2. Так как у смеси 5 коэф-26 фициент теплопроводности невысок, то молекулы смеси 5 эффективно нагреваются лишь у торца 11. Вследствие этого у основной массы пара жидкости 2 начинается конденсация. Давление паро-З0 жидкостной смеси 5 уменьшается, и под действием пружины 13 сильфон 4 сжимается. В результате этого уровень жидкости 2 займет начальное положение, обеспечив ее тепловой контакт с торцом 11. Жидкость 2,. нагреваясь, начнет снова испаряться, и цикл повторяется. Таким образом, гибкий шток 6 приводится в возвратно-поступательное движение, передаваемое преобразо- 40 вателю 26 возвратно-поступательного движения во вращательное (фиг. 2). пропорциональное сумме возвратно-поступательных перемещений гибкого штока 6 и определяемое формулой и

Ц =,5 .,ап, где (— угол поворота вала 25 при однократном движении гибкого штока 6; п — число движений гибкого штока 6.

Описанный процесс колебания уровня жидкости 2 в цилиндрической камере 3 периодически повторяется, при этом уровень жидкости 2 изменяется с течением времени по гармоническому закону.

По такому же закону, но со сдвигом по фазе изменяется объем сильфона 4 и перемещение связанного с ним гибкого штока 6. Амплитуда и частота колебаний объема сильфона 4 зависят от теплофизических свойств материалов стержня 9 нагревателя и жидкости 2, от геометрии элементов привода и мощности. нагрева (от температуры стержня 9).

Величина амплитуды колебаний определяется также следующими условиями: величиной заглубления h стержня 9 нагревателя в жидкость 2; жесткостью и степенью сжатия пружины 13.

Режим автоколебаний устанавливается оператором изменением коэффициента усиления отрицательной обратной связи (т.е. изменением заглубления h погружения торца 11 стержня 9 нагревателя в жидкость 2 и усилия пружины

13 с помощью вращения гайки 12).

Испытания модели предлагаемого привода показали его эксплуатационную надежность иподтвердили простоту конструкции, а также возможность получения больших выходных перемещений с одновременным точным регулированием амплитуды и частоты колебаний штока 6.Формула изобретения

1. Тепловой привод, содержащий корпус и прикрепленную к нему частично заполненную жидкостью цилиндрическую камеру с подвижной стенкой, связанной с звеном отбора мощности, причем на жесткой наружной стенке камеры размещен.xoлoдилbник, а камеру через верхний ее торец введен нагреватель в виде стержня с теплоизолированной боковой поверхностью, а свободный от теплоизоляции нижний конец стержня

14046

Составитель Л.. Тугарев

Редактор Г. Гербер Техред Л.Кравчук

Корректор Л. Тяско

3акаэ 3072/35 Тираж 431 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-п н о-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 заглублен в жидкость до уровня, обеспечивающего прерывание теплового контакта стержня .с жидкостью после ее испарения, отличающийся тем, что, с целью увеличения амплитуды колебаний звена отбора мощности и обеспечения точного регулирования частоты и амплитуды этих колебаний, он дополнительно снабжен связанным с корпусом упором и пружиной, размещенной между упором и подвижной стенкой, стержень и упор установлены с возможностью перемещения в направлении колебаний подвижной стенки и фиксации относительно корпуса, а подвижная стенка выполнена в виде сильфона.

83 6

2. Приводпоп. I, о тличаюшийся тем, что холодильник выполнен в виде оребрения на наружной стенке камеры.

I .

3. Приводпопп, 1 и2, отли†ч а ю шийся тем, что звено отбора мощности выполнено в виде гибкого штока с собачкой, прикрепленного к нижнему торцу сильфона, связанного с дополнительно установленным переключателем, и взаимодействующего посредством собачки с двумя храповыми колесами с воэможностью встречного вращения колес при разных положениях переключателя.