Восковый мотор - Wax motor

Воск двигатель является линейным приводом устройство , которое преобразует тепловую энергию в механическую энергию за счетом использования фазового поведения смены восков . Во время плавления воск обычно увеличивается в объеме на 5–20% ( Freund et al. 1982 ).

В восковых двигателях может использоваться широкий спектр восков, от углеводородов высокой степени очистки до восков, извлеченных из растительного сырья. Конкретные примеры включают парафиновые воски в ряду н-алканов с прямой цепью. Они плавятся и затвердевают в четко определенном и узком диапазоне температур.

Дизайн

Основными компонентами воскового двигателя являются:

  • Закрытый объем воска
  • Плунжер или шток для преобразования термогидравлической силы парафина в полезную механическую мощность.
  • Источник тепла, такой как:
    • Электрический ток; обычно термистор PTC , который нагревает воск
    • Солнечная радиация; например, вентиляционные отверстия теплицы
    • Теплота сгорания; например, избыточное тепло от двигателей внутреннего сгорания
    • Окружающее тепло
  • Тонуть отказаться от тепловой энергии , такие как:
    • Конвекция в более прохладный окружающий воздух
    • Устройство с эффектом Пельтье, предназначенное для отвода тепловой энергии

Когда источник тепла находится под напряжением, восковой блок нагревается и расширяется , выталкивая плунжер наружу за счет объемного смещения. Когда источник тепла удаляется, восковой блок сжимается, когда он охлаждается, и воск затвердевает. Для того, чтобы плунжер выдвинулся, обычно требуется смещающая сила, чтобы преодолеть механическое сопротивление уплотнений, содержащих жидкий воск. Сила смещения обычно составляет от 20% до 30% рабочего усилия и часто обеспечивается механической пружиной или собственным весом, подаваемым под действием силы тяжести, приложенным снаружи к восковому двигателю ( Duerig 1990 , стр. 214).

В зависимости от конкретного применения парафиновые двигатели потенциально имеют преимущества перед магнитными соленоидами:

  • Они обеспечивают большую гидравлическую силу от расширения парафина порядка 4000 Н (что соответствует примерно 400 кг или 900 фунтам при стандартной силе тяжести) ( Tibbitts 1988 , p. 13).
  • И нанесение, и выпуск воскового двигателя не происходит мгновенно, а скорее плавно и бережно.
  • Поскольку парафиновый двигатель представляет собой резистивную нагрузку, а не индуктивную нагрузку, парафиновые двигатели, управляемые симисторами , не требуют демпфирующих схем.
  • Двигатели Wax могут работать полностью пассивно, используя источники энергии из окружающей среды. Учитывая, что для парафина, используемого внутри двигателя, возможны различные точки плавления, одна из них может быть выбрана в соответствии с диапазоном рабочих температур окружающей среды в данной области применения. Таким образом, воск может плавиться и затвердевать в этом диапазоне за счет передачи тепловой энергии. При совместном размещении с источником тепла парафиновые двигатели могут работать без необходимости в дополнительном внешнем источнике питания.

Приложения

Аэрокосмический контроль

Восковые двигатели широко используются в аэрокосмической промышленности, где они используются для управления топливом, гидравлическими и другими маслами, критически важными для безопасного полета в современных самолетах.

Смесительные клапаны - HVAC

Электродвигатели для парафина находятся внутри «самодействующих» термостатических смесительных клапанов , где электродвигатель для парафина определяет тепловые изменения и соответствующим образом реагирует на получение желаемой температуры смешанной жидкости.

Стиральные машины для белья

В некоторых стиральных машинах с фронтальной загрузкой используются восковые моторы для включения дверного замка. Когда цикл запускается, приводится в действие восковой двигатель, выталкивающий штифт наружу и запирающий дверь. Эта конструкция имеет преимущества по стоимости, надежности и безопасности. Во влажных условиях восковой двигатель стоит меньше по эквивалентной надежности, чем электромагнитный соленоид или защелка двигателя. Имеет предсказуемую задержку пассивного срабатывания. При отключении питания дверца остается на короткое время запертой, рассчитанной на большее время, чем время выбега цикла высокоскоростного отжима, а затем надежно открывается, когда воск остывает.

Системы водяного отопления

Восковые двигатели также обычно используются для привода зональных клапанов в системах водяного отопления.

Посудомоечные машины

Они используются во многих посудомоечных машинах для открытия защелки дверцы дозатора моющих средств. Электродвигатель для парафина действует как соленоид, когда активируется таймером или управлением посудомоечной машины, а поршень приводит в действие механизм, который затем освобождает защелку дверцы дозатора. Они также используются для управления выпускным отверстием для цикла сушки.

Вентиляционные отверстия для теплиц

Восковые двигатели широко используются для управления вентиляционными отверстиями теплиц.

В этом случае при повышении температуры окружающей среды в теплице воск плавится, приводя в действие поршень и открывая вентиляционные отверстия. Когда температура в теплице достаточно остынет, воск остывает и затвердевает, позволяя вентиляционным отверстиям снова закрыться.

Парафиновый микроактюатор

Парафиновый микроактюатор - это тип парафинового двигателя, который часто изготавливается с помощью технологии микроэлектромеханических систем (МЭМС) или иногда прецизионной механики .

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки