ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЙ СИЛОВОЙ ПРИВОД

Полезная модель относится к приводным механизмам, в частности к устройствам преобразователя тепловой энергии в механическую.
Из уровня техники известен термомеханический силопривод (патент РФ на изобретение №2392494, МПК F03G 7/06, опубл. 20.06.2010), состоящий из корпуса, в котором размещен шток с поршнем, делящим полость корпуса на две камеры, в каждой из которых установлен комплект цилиндрических пружин, состоящий из двух пружин большего и меньшего диаметра, причем пружины меньшего диаметра вставлены в пружины большего диаметра, все пружины выполнены из термочувствительного сплава с эффектом памяти формы и в начальном положении в одной камере установлены в сжатом состоянии, в другой - в растянутом, а каждая камера снабжена электромагнитными клапанами для впуска и выпуска горячей или холодной воды или другой жидкости, в зависимости от температуры мартенситных превращений термочувствительного сплава пружин. При этом пружины выполнены из нитинола, а корпус выполнен с термоизоляцией.
Недостатком известной конструкции является то, что она не позволяет развить существенное усилие, а также отличается достаточной сложностью и характеризуется трудностями обеспечения ее работы.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности является электротермический привод силового элемента (патент РФ на изобретение №2158343, МПК E05F 15/20, B60J 7/06 опубл. 27.10.2000), содержащий металлический корпус, в котором установлен силовой элемент, выполненный в виде изогнутой ленты из материала с обратимой термической памятью формы, один конец которого укреплен жестко в торце корпуса, а другой - в подвижном элементе в контакте со штоком. При этом внутри металлического корпуса, между корпусом и силовым элементом с тепловым контактом с ним установлены термоэлектрические модули, оба электрических вывода которых подсоединены через переключатели к источнику постоянного тока.
Основным недостатком устройства являются также то, что оно не позволяет развить существенное усилие.
Технической задачей настоящей полезной модели является создание работоспособного силового привода для обеспечения больших нагрузок, применяемого в заготовительно-штамповочном производстве и испытательной технике.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели заключается в обеспечении существенных нагрузок при сохранении управления величиной усилия.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, с достижением заявленного технического результата, решается тем, что электротермический силовой привод, содержащий корпус с верхней и нижней опорами, в котором установлен силовой элемент, выполненный из материала с обратимой термической памятью формы, включает несколько силовых элементов, соединенных параллельно и жестко закрепленных своими концами между верхней и нижней опорами.
Кроме того, силовые элементы выполнены в виде проволоки из нитинола диаметром 1-3 мм.
Кроме того, силовые элементы выполнены в виде листов из нитинола толщиной до 1 мм.
Выполнение силового привода с несколькими силовыми элементами, установленными параллельно, позволяет обеспечить суммирование усилий, развиваемых каждым элементом.
Выполнение силовых элементов в виде проволоки или «тонких» листов из нитинола позволяет обеспечить малые габаритные размеры устройства и упрощает технику подвода и съема тепла (нагрев - охлаждение силового привода) с каждого тонкого силового элемента, а также не требует использования мощного испытательно-силового оборудования, для создания памяти, так как ее наведение - осуществляется для каждого силового элемента отдельно.
Предлагаемая конструкция иллюстрируется чертежом, где представлен общий вид электротермического силового привода.
Устройство содержит корпус, состоящий из верхней опоры 1 и нижней опоры 2, и силовых элементов 3. В зависимости от поставленной задачи, подвижной может быть как верхняя опора 1, так и нижняя 2.
Электротермический силовой привод работает следующим образом.
При проведении каких-либо штамповочных работ или испытаний материалов в конструкцию установки монтируется силовой привод с элементами из материала с памятью формы. Верхняя 1 или нижняя 2 опора, в зависимости от эргономичности устройства, крепится к неподвижному основанию, оставшаяся, соответственно к подвижному. В качестве силовых элементов 3 может быть использована проволока из нитинола диаметром 1-3 мм или листы из нитинола толщиной до 1 мм. Силовые элементы устанавливаются параллельно друг другу, позволяя суммировать усилия, развиваемые каждым элементом, при их использовании в едином силоприводе. Количество элементов также зависит от усилия, которое нужно создать. Развиваемое каждым силовым элементом усилие при нагреве до 100°C составляет 0,28-0,32 кН. Усилие, развиваемое силоприводом, состоящим из трех элементов, составляет 0,85-0,95 кН. После проведения всех настроек установка готова к работе. От сети на силовые элементы 3 подается напряжение порядка 0,7 В, в течение 2-3 секунд, чего достаточно для нагревания до 100°C. Эта температура необходима для структурного изменения, которое позволяет металлу «вспоминать» созданную в нем ранее форму (размер) и задавать усилие. Соответствующее усилие передается на заготовку. После проведенных манипуляций подача напряжения прекращается и осуществляется охлаждение сжатым воздухом. Время производственного цикла составляет 4-5 сек.
Применение предлагаемой полезной модели позволит создавать силоприводы со значительными усилиями, также упростить технику подвода и съема тепла (нагрев - охлаждение силопривода) с каждого тонкого силового элемента, обеспечить равномерность нагрева и охлаждения элемента и сократить производственный цикл работы силопривода.