Силовой термочувствительный элемент

 

Изобретение относится к устрвам для получения механической энергии при расширении и сжат ии твердых тел, вызываемых изменением т-ры, и м.б. использовано при создании приводов перегружающих устр-в, автоматических манипуляторов, исполнительных механизмов или устр-в для обработки металлов давлением. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей элемента путем придания ему термсмагнитомеханической памяти. Элемент выполнен в виде продольного намагниченного стержня 1 из пористой массы 2 спрессованной биметаллической стружки сплавов, обладающих эффектом памяти формы и эффектом сверхупругости, и стружки 3 из магнитного слоя. Термомагнитомеханическая память выражена в изменении направленности, в исчезновении, появлении и в продольном перемещении магнитных полюсов при изменении формы. Такое выполнение позволяет заранее програмьшровать проявление в элементах термомагнитомеханической памяти, а .также расширить возможность использования солнечной энергии и низкопотенциальных источников тепла - естественной разности т-р воздуха и воды , тепловых отходов промышленного производства - в качестве энергоносителя для появления, исчезновения и изменения магнитного поля с од новременной деформацией силовых элементов конструкцией и приводных устр-в. 3 з.п. ф-лы, 7 ил. (Л 4:; 1чэ о: со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (su 4 F 03 С 7/00

° q> у дс> .. и

>" . !!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4185995/25-06 (22) 22.01.87 (46) 07.12.88. Бюл. N 45 (71) Всесоюзный проектно-технологический институт энергетического машиностроения (72) Ю.Г.Ермаков (53) 621.486 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 893334, кл. F 03 G 7/06, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 1100423, кл. F 03 G 7/06, 1982. (54) СИЛОВОЙ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЬП1

ЭЛЕМЕНТ (57) Изобретение относится к устрвам для получения механической энергии при расширении и сжатии твердых тел, вызываемых изменением т-ры, и м.б. использовано при создании приводов перегружающих устр-в, автоматических манипуляторов, исполнительных механизмов или устр-в для обработки металлов давлением. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей элемента путем придания

„„SU„„1442693 ему св-в термомагнитомеханической памяти. Элемент выполнен в виде продольного намагниченного стержня 1 из пористой массы 2 спрессованной биметаллической стружки сплавов, обладающих эффектом памяти формы и эффектом сверхупругости, и стружки 3 из магнитного слоя. Термомагнитомеханическая память выражена в изменении направленности. в исчезнОвении, появлении и в продольном перемещении магнитных полюсов при изменении формы.

Такое выполнение позволяет заранее программировать проявление в элементах термомагнитомеханической памяти, а .также расширить возможность исполь-д

Я зования солнечной энергии и низкопотенциальных источников тепла — естественной разности т-р воздуха и воды, теплоеых отходов промьиппенмого производства — в качестве энергоносителя для появления, исчезновения и изменения магнитного поля с од- новременной деформацией силовых элементов конструкцией и приводных

4м устр-в. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

ЬР

1442693

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для получения механической энергии при расширении и сжатии твердых тел, вызываемых изменениями температуры, и может быть использовано при создании приводов перегружающнх устройств, автоматических манипуляторов, исполнительных механизмов или устройств 10 для обработки металлов давлением.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей элемента путем придания ему свойства термомагнитомеханической памяти.

На фиг.1 изображен силовой термочувствительный элемент с термомагнитомеханической памятью параллельного расположения магнитных полюсов на

Подковообразном стержне в холодном 20 состоянии и противоположного расположения магнитных полюсов на выпрямленном стержне в нагретом состоянии; на фиг.2 - элемент с памятью встречного расположения магнитных полюсов на кольцеобразном стержне в холодном состоянии и противоположного расположения полюсов на выпрямленном стержне в нагретом состоянии1 на фиг.3 - элемент с памятью исчезнове- 30 ния магнитных полюсов на удлиненном прямолинейном стержне в холодном состоянии и появления полюсов на концах продольно сжатого стержня в нагретом состоянии; на фиг.4 — элемент с па= мятью исчезновения магнитных полюсов на продольно сжатом прямолинейном стержне при охлаждении и появления полюсов на концах растянутого стержня при нагреве, на фиг.5 — элемент 10 с памятью исчезновения магнитного полюса на одном из концов стержня при уменьшении толщины этого конца и перемещения полюса к другому концу стержня при охлаждении и возврат- 45 ного утолщения тонкого конца стержня с появлением на нем полюса при нагреве на фиг.б - элемент с памятью исчезновения магнитного полюса на одном из концов стержня при увеличении тОл-50 щины этого конца и перемещения полюса к другому концу стержня при охлаждении и возвратного уменьшения толщины конца стержня с появлением на нем полюса при нагреве на фиг.7— элемент с памятью удаления друг от друга магнитных полюсов, расположенных на концах стержня с одновременным уменьшением поперечного сечения средней части стержня при охлаждении и возврата концов стержня и полюсов в исходное состояние при. нагреве.

Силовой термочувствительный элемент выполнен в виде стержня 1 (на фиг.1 — 7 положение стержня 1 в нагретом состоянии) из пористой массы

2 спрессованной биметаллической стружки сплавов, обладающих эффектом памяти формы и эффектом сверхупругости. Пористость массы 2 составляет 30-60Х. В состав массы 2 введена стружка 3 из магнитного сплава, а стержень 1 выполнен прямым и продольно намагниченным. Такое выполнение стержня 1 обеспечивает придание ему свойства термомагнитомеханической памяти, которая может быть выраже— на в изменении направленности магнитных полюсов N u S стержня 1 при изменении его формы (фиг.1 и 2), в исЧЕЗНОВЕНИИ И ПОЯВЛЕНИИ ПОЛЮСОВ Я И

S стержня 1 при изменении его формы (фиг.3 и 4), а также в продольном перемещении полюсов N u S стержня при изменении его формы (фиг.5-7).

На фиг. 1-7 силовой термочувствительный элемент в исходной горячей форме стержня 1 cего полюсами N u S изображен сплошными линиями, а тот же элемент в виде деформированного холодного стержня 4 с полюсами N u

S — пунктирными линиями.

Биметаллическую стружку для прессования массы 2 получают, например, обточкой резцом на токарном станке цилиндра, составленного путем диффузионной сварки поочередно расположенных дисков,(не показаны) из никелида титана марки ТН-18 .толщиной 0,8 — 1,0 мм и обладающего эффектом памяти формы в диапазоне температур 45 - 75 С, а также из никелида титана марки ТН"13 толщиной 0,20,5 мм и обладающего эффектом сверхупругости (сверхэластичности) в диапазоне температур 10-80 С. о

Цилиндр для получения биметаллической стружки массы 2 может быть также получен любым известным способом: путем контактной сварки, совместной прокатки слоев сплавов в вакууме, напылением слоев, путем получения биметаллического двуслойного аморфного стекла сверхбыстрой закалки из расплава в вакууме и т.д.

Стружку 3 толщиной О, 2-0,3 мм получают, например, Обточкой цилиндра

; 1442693 (не показано) из легированной магнитотвердой стали марки ЕХЗ по ГОСТУ.

Смесь массы 2 и стружки 3, например, в соотношении 4:1 прессуют в стержень .1 при 20 С до получения пористости 30-60Х. Затем в заневоленном состоянии спрессованный стержень

1 нагревают до температуры выше

450 С в течение 30-60 мин и намагничивают продольно путем охлаждения до 20 С в сильном постоянном магнитном поле. После этого намагниченный стержень 1 с полюсами N u S освобождают от заневоливания и при

20 С пластически деформируют со степенью деформации 10 — 15K до получения им холодной формы в виде стерж ня 4 (фиг.1-7, пунктирная линия).

Полученный таким образом силовой термочувстэительный элемент обладает свойством многократно обратимой термомагнитомеханической памяти в

l о диапазоне температур 45-75 С. При этом ниже 45 С.элемент имеет вид деформированного стержня 4, а выше

+75 С вЂ” исходную форму стержня 1.

При изменении формы силовой элемент генерирует механические напряжения выше 30 кгс/мм, преобразуя тепловую энергию в механическую, а также изменяет направление и степень . намагниченности ввиду внутреннего изменения ориентации частиц намагниченной стружки 3 под воздействием деформирующихся вследствие проявления эффекта памяти формы частиц массы 2.

Силовой термочувствительный элемент работает следующим образом.

Силовой элемент — стержень f устанавливают на месте применения в оборудовании для взаимодействия с окружающими его объектами (не показаны) путем силового или магнитного . на них воздействия при нагреве выше

75 С и (или) охлаждение ниже 45ОС.

Стержни 4 (фиг.1 и 2) при нагреве, выпрямляясь, превращаются соответственно в стержни 1 с изменением направленности магнитных полюсов N u S а при охлаждении возвращаются в ис:ходное состояние.

Стержень 4 (фиг.3) при нагреве укорачивается, превращаясь в стержень 1 с появлением на концах магнитных полюсов N и S, которые при охлаждении и удлинении стержня 1 исчезают.

Формула изобре тения

50 расширения функциональных возможнос55 тей элемента путем придания ему свойства термомагнитомеханической памяти, в состав пористой массы дополнительно введена стружка из магнит5

Стержень 4 (фиг. 4) при нагреве удлиняется, превращаясь в стержень 1 с появлением на концах магнитных полюсов N u S которые при охлаждении и сокращении стержня 1 исчезают.

Стержни 4 (фиг. 5 и 6) при нагреве изменяют толщину одного из концов, превращаясь соответственно в стержни 1 с исчезновением на этом конце магнитного полюса и перемещением его к другому концу, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние.

Стержень 4 (фиг.7) при нагреве уменьшается по длине с увеличением поперечного размера своей средней части с одновременным продольным перемещением магнитных полюсов N u S в пространстве, а при охлаждении воз- . вращается в исходное состояние.

Использование изобретения расширяет функциональные возможности силовых термочувствительных элементов за счет обеспечения заранее- программируемого проявления в них термомагнитомеханической памяти, обеспечивающей расширение области применения этих

I элементов взамен громоздких и дорогостоящих узкоцелевых гидравлических, пневматических и электромеханических устройств. Кроме того, использование изобретения позволяет расширить возможность использования солнечной энергии и низкопотенциальных источников тепла — естественной разности температур воздуха и воды,. а также тепловых отходов промышленного производства в новом для них качестве энергоносителя для появления, исчезновения и изменения магнитного поля с одновременной деформацией силовых элементов конструкций и приводных устройств.

1. Силовой термочувствительный элемент, выполненный в виде стержня из пористой массы спрессованной биметаллической стружки сплавов, обладающих эффектом памяти формы: и эффектом сверхупругости, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью

1442693 магнитомеханическая память выражена в исчезновении и появлении магнитных полюсов при изменении формы.

Составитель Л.Тугарев

Редактор И.Шулла Техред N.Ходанич Корректор Н.Король

Заказ 6364/31 Тираж 431 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие У

r. жгород, ул. Проектная, 4 ного сплава, а стержень выполнен продольно намагниченным.

2. Элемент по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что его термомагнитомеханическая память выражена в изменении направленности магнитных полюсов при изменении формы.

3. Элемент ro п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что его термо4. Элемент по п. 1, о тл и ч а— ю шийся тем, что его термомагнитомеханическая память выражена в продольном перемещении магнитных полюсов при изменении формы.