專利名稱：一種溫差熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用溫差變化獲得機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置，特別為一種溫差熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置。
二十世紀(jì)初，德國(guó)的某公司曾利用氣體的熱脹冷縮原理，將氣體置于密封的橡膠皮腔內(nèi)，通過(guò)氣體在溫度變化時(shí)的體積變化，以獲得機(jī)械的活塞活動(dòng)，完成熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。這種熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，靠氣體的溫度變化來(lái)推動(dòng)活塞移動(dòng)所獲得，由于在較小的溫差變化時(shí)，其氣體體積變化較小，而且其靈敏度也不太理想，因此這種能熱轉(zhuǎn)換原理不適合一些精密儀表，在其應(yīng)用方面受到一定的限制。隨著技術(shù)的發(fā)展，在20世紀(jì)60年代興起了形狀記憶合金，這種技術(shù)在航空、醫(yī)學(xué)方面有著廣泛的應(yīng)用。在特種發(fā)動(dòng)機(jī)方面，日本和美國(guó)發(fā)展較快，其基本思路是以外加一定的熱能，通過(guò)形狀記憶合金的變化獲得連續(xù)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)，以完成熱能—機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。這種利用記憶合金在外加熱能時(shí)的變化所獲得的機(jī)械能的前題是必須有外加的熱能。
本實(shí)用新型的目的是根據(jù)溫敏材料在氣侯溫差變化時(shí)的變化而提供一種溫差熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是通過(guò)溫敏材料在氣侯溫差變化時(shí)的變化以帶動(dòng)動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)并傳輸機(jī)械能的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其具體結(jié)構(gòu)如下，它包括有定盤和動(dòng)盤，動(dòng)盤上具有一輸出軸，動(dòng)盤可轉(zhuǎn)動(dòng)地安在定盤上，在動(dòng)盤與定盤間具有溫敏推桿，動(dòng)盤由在溫差變化時(shí)的溫敏推桿的變化來(lái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)盤相對(duì)定盤轉(zhuǎn)動(dòng)。
本實(shí)用新型根據(jù)溫度變化可傳輸出一個(gè)單方向的、間斷的、不均勻的轉(zhuǎn)動(dòng)。作為金屬發(fā)條動(dòng)力裝置的自動(dòng)上弦機(jī)構(gòu)，可以獲得連續(xù)的機(jī)械力距輸出，可滿足各類場(chǎng)合的要求。應(yīng)用于機(jī)械鐘表上，則可制成以溫度變化為能源的溫差能量鐘表，前景廣闊。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及其結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的描述


圖1為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為
圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)圖3為本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3的B-B剖視結(jié)構(gòu)圖；圖5為本實(shí)用新型的再一種結(jié)構(gòu)示意圖。
參見
圖1～圖5，本實(shí)用新型的溫差熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置，包括有定盤1和動(dòng)盤2，動(dòng)盤2上具有一傳輸軸，動(dòng)盤2可轉(zhuǎn)動(dòng)地安在定盤1上，在動(dòng)盤2與定盤1間具有溫敏推桿3，動(dòng)盤2由在溫差變化時(shí)的溫敏推桿3的變化來(lái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)盤2相對(duì)定盤1轉(zhuǎn)動(dòng)。
所述的溫敏推桿3是由記憶合金材料制成，這種合金具有雙程或全程形狀記憶效應(yīng)。每一根溫敏推桿是由不同的相變溫度的記憶合金制成的。其溫敏推桿的數(shù)量可根據(jù)其使用要求和條件來(lái)確定。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可設(shè)定每二、三根或更多數(shù)量的溫敏推桿是由同一相變溫度的記憶合金制成，即這些溫敏推桿只有一個(gè)共同的相變溫度。為了保證本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)，這種由記憶合金制成的溫敏推桿對(duì)它的形狀記憶要求如下1、發(fā)生記憶效應(yīng)后的溫敏推桿兩端距離大于(參見
圖1～4)或小于(參見圖5)未發(fā)生記憶效應(yīng)時(shí)的距離；2、在其形變過(guò)程中具有相應(yīng)的強(qiáng)度，以保證其力的輸出。
再參見
圖1和圖2，所述的動(dòng)盤2的園周上均布有齒槽，動(dòng)盤2通過(guò)其自身的傳輸軸安在定盤1的中心軸孔中，以保證動(dòng)盤平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。具有不同相變溫度的記憶合金制成的多根溫敏推桿3的一端被均勻分布且固定在定盤1上的一個(gè)同動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同心的園周上或臺(tái)階上；其另一端為自由伸展端，且指向動(dòng)盤的齒槽。該技術(shù)方案的工作原理和工作過(guò)程如下在溫度低于相變溫度時(shí)，溫敏推桿3的兩端連線的延長(zhǎng)線到動(dòng)盤園心的距離不小于動(dòng)盤半徑的三分之一，并且自由伸展端和動(dòng)盤的齒槽輕輕相觸，當(dāng)溫度高于某溫敏推桿3所采用的記憶合金相變溫度時(shí)，該記憶合金發(fā)生形狀效應(yīng)，使溫敏推桿3兩端距離增大，由于其一端已固定在定盤1的園周上，而自由伸展端在動(dòng)盤2的齒槽中，因此兩端距離增大將推動(dòng)動(dòng)盤2轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)，未發(fā)生記憶合金的溫敏推桿3則在動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中滑過(guò)齒背，而不影響動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)盤的動(dòng)力通過(guò)其傳輸軸輸出。在溫度下降至該溫敏推桿的記憶合金逆變溫度以下時(shí)，該溫敏推桿兩端的距離恢復(fù)到原先未發(fā)生記憶效應(yīng)時(shí)的距離，在此過(guò)程中，雖然有反轉(zhuǎn)的力作用于動(dòng)盤的齒背上，但由于其它溫敏推桿都在動(dòng)盤的齒槽中。故而抵消了使動(dòng)盤2反轉(zhuǎn)的力。這樣當(dāng)溫度在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)變化時(shí)，由已設(shè)定好的具有不同的相變溫度的多個(gè)溫敏推桿3將依序發(fā)生形狀記憶效應(yīng)，推動(dòng)動(dòng)盤2轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)盤通過(guò)其軸輸出一個(gè)單方向的、間斷的、不均勻的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成了從溫度變化到機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。
參見圖3和圖4，所述的定盤1具有環(huán)型的內(nèi)齒槽。動(dòng)盤2通過(guò)其軸安裝在定盤1的中心軸孔中，且能平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)盤2與定盤1的環(huán)型內(nèi)齒具有共同的園心，即為同心安裝。多根溫敏推桿3的一端能轉(zhuǎn)動(dòng)地均勻安在動(dòng)盤2的園周上或其園周臺(tái)階上，其另一端為溫敏推桿3的自由伸展端，該端在扭簧5的作用下和環(huán)型內(nèi)齒槽相觸。該實(shí)施方案的工作原理和工作過(guò)程同上面的一致。
再參見圖5，圖5所反映的溫敏推桿3的自由端具有拉鉤，該溫敏推桿3的形狀記憶要求是發(fā)生記憶效應(yīng)后兩端的距離小于發(fā)生記憶效應(yīng)前的距離。該溫敏推桿在應(yīng)用時(shí)可采用
圖1和圖2的實(shí)施方案，也可采用圖3和圖4的實(shí)施方案，所不同的是對(duì)該溫敏推桿自由伸展端配合的齒槽方向必須反向，以便與該溫敏推桿的拉鉤配合，達(dá)到溫差熱能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換的目的。
權(quán)利要求1.一種溫差熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置，它包括有定盤(1)和動(dòng)盤(2)，動(dòng)盤(2)上具有一輸出軸，其特征在于所述動(dòng)盤(2)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安在定盤(1)上，在動(dòng)盤(2)與定盤(1)間具有溫敏推桿(3)，動(dòng)盤(2)由在溫差變化時(shí)溫敏推桿(3)的變化來(lái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)盤(2)相對(duì)定盤(1)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的動(dòng)盤(2)的園周上均布有齒槽，動(dòng)盤(2)通過(guò)其自身的傳輸軸安在定盤1的中心軸孔中；具有不同相變溫度的記憶合金制成的多根溫敏推桿(3)的一端被均勻分布且固定在定盤(1)上的一個(gè)同動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同心的園周上或臺(tái)階上；其另一端為自由伸展端，且指向動(dòng)盤的齒槽和齒槽輕輕相觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的定盤(1)具有環(huán)型的內(nèi)齒槽；動(dòng)盤(2)通過(guò)其軸安裝在定盤(1)的中心軸孔中，且能平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)；動(dòng)盤(2)與定盤(1)的環(huán)型內(nèi)齒具有共同的園心；多根溫敏推桿(3)的一端能轉(zhuǎn)動(dòng)地均勻安在動(dòng)盤(2)的園周上或其園周臺(tái)階上，其另一端為溫敏推桿(3)的自由伸展端，該端在扭簧(5)的作用下和環(huán)型內(nèi)齒槽相觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的溫敏推桿(3)的自由端具有拉鉤，該溫敏推桿3的形狀記憶要求是發(fā)生記憶效應(yīng)后兩端的距離小于發(fā)生記憶效應(yīng)前的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的溫敏推桿是由形狀記憶合金材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型是一種溫差熱能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置。它包括有定盤和動(dòng)盤,動(dòng)盤上具有一輸出軸,動(dòng)盤可轉(zhuǎn)動(dòng)地安在定盤上,在動(dòng)盤與定盤間具有一溫敏推桿,動(dòng)盤由在溫差變化時(shí)的溫敏推桿的變化來(lái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)盤相對(duì)定盤轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型根據(jù)溫度變化可傳輸出一個(gè)單方向的、間斷的、不均勻的轉(zhuǎn)動(dòng)。作為金屬發(fā)條動(dòng)力裝置的自動(dòng)上弦機(jī)構(gòu),可以獲得連續(xù)的機(jī)械力距輸出,可滿足各類場(chǎng)合的要求?？蓱?yīng)用于機(jī)械鐘表上。前景廣闊。
文檔編號(hào)F03G7/04GK2410440SQ0020529
公開日2000年12月13日 申請(qǐng)日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月10日
發(fā)明者程剛, 祝紅 申請(qǐng)人:程剛