Гидравлический тепловой привод

 

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. Компенсирующая камера (К) 13 переменного объема с компенсирующими подвижными с.тенками 14 сообщена с рабочей К 3 переменного объема, заполненной термочувствительным рабочим телом и установленной с зазором в теплоизолирующем кожухе 1. Неподв1-1жная 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 . сжа тия осуществляется во время трех тактов нагрева и расширения, что обеспечивает возможность непрерывного отбора мощности в случае, если интенсивность охлаждения рабочего тела щ существенно меньше, чем интенсивность ее нагрева. Если времени трех тактов нагрева и расширения будет недостаточно для осуществления такта охлаждения и сжатия, то кол-во К 3 м.б. с -увеличено, тем самым увеличится аремя для осуществления такта охлаждения и сжатия. 1 з.п. ф-лы, 12 ил. (Л ) 4; N5 о: QO Фиг.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!) 4 F 03 С 7/06

g )f»q> гн q Ь йЛ:).,1>

ГА: .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4079440/25-06 (22) 26,06.86 (46) 07.12.88. Бюл. № 45 (75) Ю.В.Сахно (53) 621.486 (088.8) (56) Заявка Японии ¹ 55-38524, кл. Г 03 G 7/06, опублик. 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1105686, кл. F 15 В 15/10, 1981. (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. Компенсирующая камера (К) 13 переменного объема с компенсирующими подвижными стенками 14 сообщена с рабочей К 3 переменного объема, заполненной термочувствительным рабочим телом и установленной с зазором в теплоизолирующем кожухе i. Неподвижная стенка 5

„„Я0„„1442694 А 1

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 тела Я существенно 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 время для осуществления такта охлажде- Э ® ния и сжатия. 1 з.п. ф-лы, 12 ил. ф»

4»

1442694

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- 15 ных гидроцилиндров в исходном положении, поперечный разрез; на фиг.2— то же, в конце такта расширения; на фиг.З вЂ” то же, в конце такта сжатия, 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- 25 бочей и компенсирующей камер); на фиг.5 †.график зависимости объема тертермочувствительного рабочего тела— воды от ее температуры; на фиг.б— конструктивная схема привода с во- 3О 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 рабочих

35 камер; на фиг.8 — то же, при такте расширения правых внутренних рабочих камер; на фиг.9 — то же, при такте расширения левых внутренних рабочих ». " фи 10 — »» 4О 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).

Привод (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 не подвижной стенкой 5 и с подвижной стенкой 6, взаимодействующей с звеном отбора мощности, выполненным в виде ползуна 7 (фиг.b-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 16 ° Средняя 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 гидроцилиндра 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 всех

1442694 рабочих камер 3 звено отбора мощности в виде ползуна 7, закрепленного на штоке 28, установленного с возможностью прямолинейного возвратно5 поступательного движения на опорных узлах 29.

Привод работает за счет теплового расширения и сжатия рабочего тела — воды при изменении ее темпера- 10 туры. Исходной температурой t воды 2, соответствующей начальной точке рабочего цикла камеры 3, выбирается о

4 С потому, что при t = +4 С вода имеет наибольшую ппотность, наименьшие объем и коэффициент объемного расширения (фиг.5). При температуре воды 2 4 С в рабочей камере 3 ее подвижная стенка 6 находится в исходном положении, практически не получая пе- 20 ремещения при колебаниях температуры о воды 2 на 1 С в большую или меньшую сторону, что упрощает регулировку исходного положения стенки 6 рабочей камеры 3. 25

При подключении индукционной катушки 11 к источнику 12 переменного тока происходит нагревание воды 2 в о камере 3 до 4 С + dt где dt — увеличение температуры, необходимое для щ0 обеспечения заданного рабочего хода ползуна 7. Вода 2, расширяясь, заставляет перемещаться подвижную стенку 6, толкающую ползун 7. При этом интенсивность нагрева воды 2 зависит

35 от желаемой скорости перемещения ползуна 7. После того, как ползун 7 и стенка 6 пройдут определенный путь 1 (фиг.2), такт расширения камеры 3 заканчивается, а в канал 9 подается из источника 10 охлаждения холодный теплоноситель. В камере 3 начинается процесс охлаждения воды 2, т.е. такт сжатия камеры 3, который продолжается до достижения t = 4 С. Так как процесс охлаждения воды 2 в камере

3 происходит существенно медленнее процесса ее нагревания, то в конце такта расширения камеры 3 срабатывает привод 17, который освобождает фиксатор 16 упора 15, опуская вниз

его среднее звено 19. Подвижная стенка 6 рабочей камеры 3 возвращается в исходное положение под действием ползуна 7, который получает обратное

55 движение от давления гидроцилиндра

22 или 24 другой камеры 3, располо- женной напротив. При возвращении стенки 6 в исходное положение вода 2 из рабочей камеры 3 вытесняется в ее компенсирующую камеру 13, перемещению подвижной стенки 14 которой не препятствует упор 15 (фиг.3). В процессе охлаждения воды 2 в камере 3 ее объем уменьшается, что компенсируется сжатием компенсирующей камеры

13 за счет возврата ее стенки 14 в исходное положение под действием упора 15, перемещаемого приводом 17 посредством фиксатора 16 при этом вода 2 вытесняется из камеры 13 в камеру 3. При охлаждении воды 2 в као мере 3 до 4 + I С упор 15 центрируется и фиксируется в выпрямленном положении фиксатором 16 (фиг.1). Таким образом, привод возвращается в исходное состояние и готов для повторения рабочего цикла;

При работе привода (фпг.6-12) в каждой из его рабочих и компенсирующих камер 3 и 13, соответственно, последовательно воспроизводятся указанные процессы. Перед началом работы привода температура воды 2 во всех его камерах 3 и .13 должна быть равна 4 С, а ползун 7 находится вблизи гидроцилиндров 24 левых рабочих камер 3. При этом вначале реализуется такт расширения гидроцилиндров 24 левых наружных камер 3 с перемещением ползуна 7 вправо (фиг.7). В конце рабочего хода.гпдроцилиндров 24 начинается охлаждение воды 2 в левых наружных камерах 3. При достижении ползуном 7 крайнего правого положения подается сигнал на включение приводов

17 фиксаторов 16 упоров 15 гидроцилиндров 25 левых наружных камер 3, и в этот же момент начинается такт расширения гидроцилиндров 24 правых внутренних камер 3, которые, перемещая ползун 7 влево, воздействуют на поршни 26 гидроцилиндров 24 левых наружных камер 3 и перемещают эти поршни 26 в крайнее левое положение (фиг.8). В дальнейшем в гидроцилиндрах 24 и 25 правых внутренних камер

3 происходят процессы, аналогичные процессам в гидроцилиндрах 24 и 25 левых 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 заканчивается

1442694

Фис. 1

Р2 такт охлаждения и сжатия левых наружных камер 3, а взаимодействующие с последними компенсирующие поршни

27 гидроцилиндров 25 фиксируются в крайнем правом положении их выпрям ленными 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 гидроцилиндров 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 C 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 изобретения

1. Гидравлический тепловой привод, содержащий размещенную с зазором внутри теплоизолирующего кожуха

15 заполненную жидким термочувствитель% ным рабочим телом рабочую камеру переменного объема с закрепленной на опоре неподвижной стенкой и с подвижной стенкой, взаимодействующей с

2р 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 шийся тем, что, 25 с целью повышения быстродействия путем обеспечения возможности обратного ,хода звена отбора мощности до сжатия рабочего тела, он дополнительно снабжен сообщенной с рабочей камерой комЗр пенсирующей камерой переменного объема с компенсирующей подвижной стенкой, а также размещенным между последней и опорой подвижным упором с фиксатором его положения, соединенным с дополнительно установленным приводом упора.

2. Привод по и. 1, о т л и ч a— ю шийся тем, что, нагреватель выполнен в виде индукционной катушки, размещенной в зазоре между кожухом и рабочей камерой снаружи охладителя.

1442694

1442694

15 27

1442694

Уиг.8

2б

1442694

Ж

4ие, f0

26 36 7

Составитель Л.Тугарев

Редактор И. Шулла Техред М. Хода нич Корректор е кто Н. Демчик

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, г. Ужгород, ул. Проектная, 4