Термопривід

Термопривід, що містить корпус та силовий елемент із сплаву з ефектом "пам'яті форми", який відрізняється тим, що силовий елемент має форму порожнистої циліндричної пружини, поділеної на секції, спільні кінці секцій закріплені в корпусі, а внутрішні об'єми їх з'єднані герметично з розподільником теплоносія, протилежні кінці секцій тиснуть на поршні насоса і внутрішні об'єми їх мають отвір, що виходить в резервуар для використаного теплоносія, секції силового елемента розміщені в одній площині, на одній осі, і ця вісь співпадає з віссю рухомого стержня, що з'єднує поршні насоса, шток розподільника теплоносія виходить за межі корпусу розподільника і взаємодіє з поршнями насоса. Корисна модеоь відноситься до пристроїв, що використовують відновлювальні джерела енергії (сонячне випромінювання, геотермальні води ), а також може утилізувати тепло газів, що викидаються в атмосферу на теплових електростанціях та в котельних, тепло води, що скидається на електростанціях в басейни. Відомий термопривод [Ав. св. СРСР № 850914, опубл. 30.07.81. Бюл. № 28]. Недоліками зазначеного пристрою є обмежений термін роботи, оскільки він сконструйований на основі сильфонів. За прототип вибрано пристрій для перетворення теплової енергії в механічну, що містить корпус та силові елементи із сплаву з ефектом "пам'яті форми" [Патент США № 4086769 від 2.08.1978,60-527.] Недоліком прототипу є складність конструкції й наявність спеціального вузла для деформації силових елементів із сплаву з ефектом "пам'яті форми" (ЕПФ). В основу корисної моделі поставлено задачу створення простого, надійного і довговічного термопривода, який міг би використовувати відновлювальні джерела енергії. Поставлена задача вирішується тим, що в термопривіді, який містить, корпус та силовий елемент із сплаву з ефектом "пам'яті форми", відповідно до винаходу, силовий елемент має форму порожнистої циліндричної пружини, поділеної на секції, спільні кінці секцій закріплені в корпусі, а внутрішні об'єми їх з'єднані герметично з розподі льником теплоносія, протилежні кінці секцій тиснуть на поршні і внутрішні об'єми їх мають отвір, що виходить в резервуар для використаного теплоносія, секції силового елемента розміщені в одній площині, на одній осі, і ця вісь співпадає з віссю рухомого стержня, що з'єднує поршні, шток розподільника теплоносія виходить за межі корпусу розподільника і взаємодіє з поршнями насоса. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками і технічним результатом. Для сплавів з ефектом "пам'яті форми" характерна наделастичність (гумоподібна поведінка). Цей ефект проявляється, якщо мартенситне перетворення відбувається під дією зовнішнього навантаження. В результаті спостерігається значна деформація сплаву. При цьому величина зворотної деформації на порядок вище, ніжу кращих пружинних матеріалів. Сплави з ЕПФ мають надвисоку циклічну міцність. Вони витримують значні знакозмінні навантаження. "Довговічність" виробів із сплавів з ЕПФ може бути в тисячі разів вищою, ніж у традиційних матеріалів. Циклічна стійкість забезпечується особливим механізмом мартенситного перетворення, що не супроводжується порушенням міжатомних зв'язків. Не відбувається накопичення дефектів структури, які призводять до виникнення тріщин та руйнувань. Ефект пам'яті форми характерний для всіх сплавів, в яких перетворення у висхідну фазу після деформації протікає по мартенситному механізму. Але надпружність вияв О) 00 со CD 10389 ляється тільки у деяких сплавів силовий елемент привода Найяскравіша ця якість у сплаві нікеля з титаНа багатьох підприємствах виникає потреба ном - НІТИНОЛІ Вироби зі сплаву нагрівають для утилізувати теплову енергію при порівняно невепереходу у високотемпературну модифікацію і в ликому перепаді температур Цим вимогам цьому стані їм надають визначену форму Потім відповідає конструкція термопривода Стійка робосплав охолоджується нижче критичної температута такого привода буде при перепаді температур в ри і переходить в іншу, низькотемпературну фазу діапазоні 20 30°С, що практично не реалізується Таке перетворення нагадує термопружне мартенпри інших відомих термодинамічних циклах Терситне перетворення Якщо виріб із сплаву в мармокерування можливо здійснити будь яким теплотенситному стані піддати повторній пластичній носієм або ж газами деформації (допускається ступінь деформації до Технічна суть запропонованого термопривода 6% і більше), а потім його нагріти, переводячи пояснюється кресленням, на якому зображено знову у високотемпературну модифікацію, то завФіг 1 - конструкція привода, розріз, дяки зворотному мартенситному перетворенню він фіг 2 - принцип роботи привода насоса, коли прийме свою первинну форму, що була надана поршні рухаються вліво, йому при першій деформації у стані високотемпефіг 3 - принцип роботи привода насоса, коли ратурної модифікації поршні рухаються вправо Для порівняння подібних матеріалів наведемо Термопривод містить клапани 1,4,5,7, термоосновні характеристики нітинола-55 (55% Ni) елементи 2,3, розподільник теплоносія 6 нітинол-55 має температуру плавлення 1292°С, Термопривод працює таким чином магнітну проникність менше 1,002, межа МІЦНОСТІ В термоелементи 2 та 3, виконані у вигляді 870Н/мм2, межа витривалості на базі 107 циклів трубчатих спіралей, подається тепла та холодна 490Н/ММ2 вода (газ) Термопривод діє на жорстко з'єднані між собою поршні насоса Змінювання напряму При нагріванні в процесі зворотного мартенподачі нагрітої та холодної води здійснюється з ситного перетворення сплав різко зміцнюється Це допомогою розподільника 6, що переключається проявляється в збільшенні модуля пружності в 3-4 автоматично при ПІДХОДІ поршнів до одного з рази до 8,4-104Н/мм2 та межі текучості в 6-7 разів крайніх положень Напрям руху рідини, що передо бЗОН/мм2 Нітинол-55 після деформації у маркачується насосом, буде визначатися клапанами тенситному стані на 6-8% завжди дає 100% вер1,4,5,7 (Фіг 1) тання Деформація матеріалу вище 8% дає до 80% вертання, що в більшості випадків задовольПри подачі гарячої води (газу) в праву пружину няє вимогам при застосуванні вона нагрівається до точки мартенситного перетворення, довжина пружини збільшується (фіг 2), Вертання до вихідної форми відбувається у поршень в правому циліндрі насосу передві стадії пружне вертання, що складає біля 20% міщується, тягнучи за собою поршень лівого заданої деформації, та термопластичне вертання, циліндра В цей момент в лівий силовий елемент коли знищуються залишки 80% вертання дефорподається рідина (газ) нижчої температури, прумації У проволоці діаметром 0,4-0,5мм, попереджина стає наделастичною і зжимається При цьоньо деформованій на 8%, у процесі вертання гему в лівому циліндрі насосу відбувається всмоктунерується напруга до 600Н/мм2 При цьому може вання рідини, а в правому - нагнітання її В виконуватися значна механічна робота на одиникрайньому положенні лівий поршень тисне на шток цю маси сплаву розподільника теплоносія і переключає його В Змінюючи В сплаві вміст титану та нікеля і доправу пружину починає поступати холодна рідина, даючи легуючі присадки можна впливати на тема в ліву - гаряча (фіг 3) Цикл повторюється В пературу фазового перетворення в межах від 110 правому циліндрі відбувається всмоктування до 600°К рідини, а в лівому - нагнітання її В крайньому Ефект пам'яті форми виявлено також у сплалівому положенні правий поршень тисне на шток вах Cu-AI-Ni з 12-16% АІ, 0-10% Ni, Al-Fe-Cu з 12розподільника теплоносія і переключає його 16,5% АІ, 0,5-3,9% Fe, інше Cu, Cu-AI-Mn Ці матеріали також характеризуються здатністю у вузьЕлементи з ЕПФ відзначаються підвищеною кому температурному інтервалі ± 10° К переходити чутливістю, можуть розвивати зусилля значно біз одного фазного стану (пластичного) в інший льші, ніж силові елементи відомих приводів, викофазний стан (надпружний) і навпаки Температура нуючи при цьому суттєву роботу на одиницю маси фазового перетворення визначається складом сплаву Термопривод може бути застосований в сплавів та їх термообробкою південних регіонах для накачування води, спільно з гелюколекторами для виробництва електроеЗавдяки тому, що нітинол має значну ударну нергії, може утилізувати тепло газів, що викидав'язкість, високу межу витривалості, легко кується, ються в атмосферу на теплових електростанціях добре демпфує вібрацію, не кородує навіть у морта в котельних, тепло води, що скидається в баській воді, не окислюється при нагріванні до темсейни, що може суттєво підняти ККД електроператури 880°К, не розтріскується під напругою та станцій немагнітний, із цього матеріалу можна виконувати 10389 ФІГ. 1 Фіг. З Комп'ютерна верстка Г Паяльніков Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601