Тепловой двигатель

 

Сущность изобретения: двигатель содержит термочувствительный элемент (ТЧЭ) 1, связанный с корпусом 4 и выходным звеном , и нагреватель, установленный, по меньшей мере, на одной поверхности ТЧЭ 1 и выполненный в виде электрических контактов 2 с проводниками 3, причем каждый контакт 2 соединен при помощи проводника 3 с источником электрического тока. Подача электрического тока на один или определенную группу контактов 2 с различным чередованием сигнала позволяет придавать ТЧЭ 1 различную форму и различные функции, например , возможность выполнения из ТЧЭ 1 транспоотера по типу бегущая волна. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 03 G 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4641885/06 (22) 25.01.89 (46) 30,06.92. Бюл. М 24 (71) Ленинградский кораблестроительный институт и Институт химических наук АН

КазССР (72) А,В. Остапенко и Ю,А. Дубицкий (53) 621.486(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1588020, кл. F 03 Q 7/06, 1988. (54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Сущность изобретения: двигатель содержит термочувствител ьный элемент (ТЧЭ) .. Ж» 1744305 А1

1, связанный с корпусом 4 и выходным звеном, и нагреватель, установленный, по меньшей мере, на одной поверхности ТЧЭ 1 и выполненный в виде электрических контактов 2 с проводниками 3, причем каждый контакт 2 соединен при помощи проводника

3 с источником электрического тока. Подача электрического тока на один или определенную группу контактов 2 с различным чередованием сигнала позволяет придавать ТЧЭ 1 различную форму и различные функции, например, возможность выполнения из ТЧЭ 1 транспортера по типу "бегущая волна". 8 ил.

1744305

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к тепловым двигателям (ТД) с твердым рабочим телом, и может быть использовано в различных механических системах, например в транспор- 5 тных механизмах перемещающих rova no

"бегущей волне", в кабель-троссовых системах с автоматической смоткой в бухту и др

Известны ТД, в которых в качестве твер- 10 дого рабочего тела используются термочувствительные элементы (ТЧЭ) из материала, проявляющего эффект памяти формы, Однако эти ТД имеют сравнительно невысокую эффективность и узкие функцио- 15 нальные возможности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является двигатель, содержащий корпус по крайней мере один ТЧЗ, который 20 связан с корпусом и выходным звеном, и нагреватель, установленный по меньшей мере с одной из сторон ТЧЭ.

Известный ТД имеет сравнительно невысокую эффективность и узкие функцио- 25 нальные возможности, ч.го обусловлено невозможностью подвода тепла к локальным зонам ТЧЭ, Целью изобретения является повышение эффективности и расширение функцио- 30 нальных возможностей ТД.

Указанная цель достигается тем что в

ТД, содержащем корпус, выходное звено, по меньшей мере один ТЧЭ, который кинематически связан с корпусом и выходным 35 звеном, и нагреватель, установленный по меньшей мере с одной из сторон ТЧЭ, нагреватель выполнен в виде электрических контактов, установленных на поверхности

ТЧЭ, каждый из которых соединен при по- 40 мощи проводников с источником электрического тока, ТЧЭ может быть изготовлен из материала, обладающего эффектом памяти формы.

Электрический контакт может быть вы- 45 полнен в виде электропроводной пленки, например, из полианилина, Полимерная пленка электрического контакта может быть изготовлена из материала с электрической проводимостью, меньшей проводимости 50 материала ТЧЗ, Проводники могут былгь выполнены из электропроводящего полимера, например из допированного полиацетилена. ТЧЭ может быть составлен из расположенных послойно пластин с элект- 55 рическими контактами, Электрический контакт может быть выполнен в виде слоя электропроводящей полимерной пленки, нанесенной на поверхностью ТЧЭ, и покрытой слоем электроизоляционной полимерной пленки.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемой ТД; на фиг. 2 — 4 — пример работы ТД с

ТЧЭ в виде пружины; на фиг. 5 — пример использования ТД в кабель-троссах с автоматизированной смоткой s бухту; на фиг. 7— пример изготовления ТД с ТЧЭ, установленными с возможностью работы в противофазе; на фиг. 8 — пример работы ТД по фиг. 7.

ТД содержит по крайней мере один ТЧЭ

1, например из материала, проявляющего эффект памяти формы, и нагреватели в виде электрических контактов 2 и проводников 3, которые изготовлены, например, из электропроводящих полим ров. ТЧЭ 1 одним концом закреплен на корпусе 4 токоизолированно от последнего, Контакты 2 изолированы от проводников 3 электроизоляционным покрытием 5, например, из, резины или пластичных полимеров, В r,.">÷åñòâå материала с памятью формы могут быть использованы никелид титана, тройные и сложнолегированные сплавы на его основе, сплавы системы медь — алюминий — никель и др. Токоподводы 3 изготавли ва ются преимущественно из полиацетилена допированного раствором йода или раствором металлического натрия в ртути. Контакты 2 могут изготавливаться как из допированного полиацетилена, так и из других электропроводящих полимеров, например, из полианилина, политиофена, полипарфелена, полипиролла, и др. С учетом того, что материалы с памятью формы имеют высокое для металлов электрическое сопротивление, в первом случае (контакт 2 из допированного полиацетилена) ТЧЭ нагревается за счет протекания по нему тока, так как его сопротивление выше, чем у токоподводящей системы, во втором случае сопротивление ТЧЗ ниже, чем утокоподводов. что приводит к нагреванию контактов 2, а сопряженный с ними участок ТЧЭ нагревается непосредственно от контакта. Расположенная на поверхности ТЧЭ систем.контактов 2 проводников 3 и межконтактной электроизоляции 5 образуют нагреватель 6.

На фиг. 5 показан пример использования ТД для смотки кабель-троса. Аналогично ТД может быть использован для смотки канатов и тросов при выполнении такелажных рабо . Кабель-тросс содержит ТЧЗ 1, нагреватель 6, провода 7 и наружное покрытие 8, Если ТЧЗ 1 изготовлен из листовой заготовки {фиг, 6) контакты 2 могут располагаться на одной или обоих поверхностях симметрично или асимметрично. Форма

1744305 ют различные участки ТЧЭ 1 и, таким образом, термически восстанавливают форму на различных участках ТЧЭ 1 (фиг, 4). Это свойство может быть использовано в электрических кабель-троссах (фиг. 5), связывающих источник энергии с подвижным объектом, например подводный технический объект с кораблем-носителем, Электрическая энергия передается потребителю по nposnдам 7. В процессе работы за счет удаления объекта от источника тока происходит разматывание кабель-тросса. При приближении объекта к источнику образовавшаяся слабина выбирается за счет нагревания различных участков ТЧЭ 1, При изготовлении ТД с ТЧЭ 1 из антифазно установленных пластин (фиг, 7 и 8) с

"памятью" изогнутой формы при нагреве, при этом пластины при нагреве изгибаются навстречу друг другу, путем нагрева продольных полос ТЧЭ 1 (на фиг. 8 зоны и направления теплоподвода показаны стрелками), расположенных антифазно,, можно получить форму "стоящей волны".

Если зоны нагрева, путем внешней коммутации контактов 2, привести в движение

55 контактов может быть самой различной, каждый из контактов 2 проводниками 3 пораздельно связан с источником тока. Комбинация подключенных к источнику тока контактов 2 определит нагреваемый участок 5

ТЧЭ 1.

ТД может быть изготовлен из двух антифазно установленных пластин по фиг. 6. Такой ТД показан на фиг. 7, Формоизменение в таком ТД может быть самым разнообраз- 10 ным, например в форме бегущей волны(фиг.

8), Для сборки ТД предварительно производят обработку ТЧЭ 1 на придание свойства необходимого формоизменения при 15 теплосменах, а затем на поверхность ТЧЭ наносят лак полимеров с чередованием электропроводящих и электроизоляционных, При этом последующий слой лака наносится после просушки предыдущего. Для 20 повышения электробезопасности нагреватель 6 сверху покрывают электроизоляционным полимером, Апробация показала, чтотолщина "бутерброда" не превышаетдолей милиметра, что не изменяет габариты 25 конструкции с учетом размеров ТЧЭ 1.

ТД работает следующим образом, ТЧЭ

1 изготовлен из проволоки, которая при нагревании принимает форму пружины (фиг.

2), затем ТЧЭ 1 деформируют до прямого 30 положения по всей длине (фиг. 3). Подключая различные контакты 2 посредством наружной коммутации токоподводов 3 к источнику электрической энергии нагреваперпендикулярно фронту волны, то волны прийдут в движение. В данном случае ТД может использоваться как транспортер, насосный агрегат, и др, К различным участкам может подводиться тепло с различной интенсивностью путем варьирования подводимой электрической мощности.

Использование предлагаемого изобретения позволит получить положительный эффект, который будет складываться из следующих факторов, Расширятся функциональные возможности ТД за счет нагрева различных учстков с различной интенсивностью, Это позволит формировать сложные поверхности в изменяющейся во времени формой, Повысится эффективность ТД за счет снижения потерь при токоподводе, Улучшатся условия согласования ТЧЭ 1 с источником энергии за счет варьирования в широких пределах сопротивления токоподводящей цепи путем выбора материала и изменения толщины.

Повысится надежность работы ТД за счет исключения возможности перегрева, так как материал контактов и токоподводов не позволит материалу ТЧЭ нагреваться выше 280 — 320 С, что для указанных материалов является недопустимым, Кроме того, конструкция ТД очень компактна и не содержит целого ряда элементов конструкции, таких как токоподводящие электрические провода, клемы, и др. Весь

ТД выполнен в виде единого блока, что делает его удобным при практическом использовании.

Формула изобретения

1, Тепловой двигатель, содержащий корпус, выходное звено, по меньшей мере один термочувствительный элемент, связанный с корпусом и выходным звеном, и нагреватель, установленный по меньшей мере с одной стороны термочувствительного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и расширения функциональных возможностей, нагреватель выполнен в виде электрических контактов, установленных на поверхности термочувствительного элемента, каждый из которых соединен при помощи проводников с источником электрического тока.

2. Двигатель по и. 1, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что термочувствительный элемент обладает эффектом памяти формы, 3. Двига гель по пп. 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что электрический контакт выполнен в виде электропроводной полимерной пленки, например полианилина.

1744305

6, Двигатель по пп.1 — 5, отлича юшийся тем, что термочувствительный элемент составлен из расположенных послойно пластин с электрическими контакта5 ми.

7,Двигательпоп.б,отл ичаю щийс я тем, что электрический контакт выполнен в виде слоя электропроводной полимерной пленки, нанесенной на поверхность

10 термочувствительного элемента и покрытой слоем электроизоляционной полимерной пленки, 4.Двигатель поп.3, отлича ю щийс я тем, что полимерная пленка электрического контакта изготовлена из материала с электрической проводимостью, меньшей проводимости материала термочувствительного элемента.

5. Двигатель по пп. 1 — 4, о т л и ч а юшийся тем, что проводники выполнены из электропроводного полимера, например из допированного полиацетилена, Составитель А.Остапенко

Редактор Ю.Середа Техред М,Моргентал Кооректор М,Максимишинец

Заказ 2173 Тираж Подписнсе

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК!--Т СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.i марина, .01