Восковой мотор

Восковой двигатель представляет собой линейное исполнительное устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую, используя фазовые переходы восков . ^[1] Во время плавления воск обычно увеличивается в объеме на 5–20% (Freund et al. 1982).

В восковых двигателях можно использовать широкий спектр восков, от высокоочищенных углеводородов до восков, извлеченных из растительного материала. Конкретные примеры включают парафиновые воски в ряду н-алканов с прямой цепью. Они плавятся и затвердевают в четко определенном и узком диапазоне температур.

Основными компонентами воскового двигателя являются:

• Закрытый том воска
• Плунжер или шток для преобразования термогидравлической силы воска в полезную механическую выходную мощность.
• Источник тепла, такой как:
  • Электрический ток; обычно это термистор PTC , который нагревает воск.
  • Солнечное излучение; например, вентиляционные отверстия в теплицах
  • Тепло сгорания; например, избыточное тепло от двигателей внутреннего сгорания
  • Тепло окружающей среды
• Раковина для отвода тепловой энергии , такой как:
  • Конвекция для более холодного окружающего воздуха
  • Устройство с эффектом Пельтье, предназначенное для передачи тепловой энергии

Когда источник тепла активируется, восковой блок нагревается и расширяется , выталкивая плунжер наружу за счет объемного вытеснения. Когда источник тепла удаляется, восковой блок сжимается по мере охлаждения, и воск затвердевает. Для того чтобы плунжер выдвинулся, обычно требуется смещающая сила для преодоления механического сопротивления уплотнений, содержащих жидкий воск. Смещающая сила обычно составляет от 20% до 30% от рабочей силы и часто обеспечивается механической пружиной или гравитационным мертвым грузом, приложенным снаружи к восковому двигателю (Duerig 1990, стр. 214).

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

• Они создают большую гидравлическую силу за счет расширения воска порядка 4000 Н (что соответствует примерно 400 кг или 900 фунтам при стандартной силе тяжести) (Тиббитс, 1988, стр. 13).
• Нанесение и высвобождение воска происходит не мгновенно, а плавно и мягко.
• Поскольку восковой двигатель представляет собой резистивную , а не индуктивную нагрузку, восковые двигатели, управляемые симисторами, не требуют цепей демпфирования .
• Восковые двигатели могут работать полностью пассивно, используя окружающие источники энергии. Учитывая, что для воска, используемого внутри двигателя, возможны различные температуры плавления, можно выбрать одну, соответствующую диапазону рабочих температур окружающей среды в данном приложении. Таким образом, воск может плавиться и затвердевать в этом диапазоне путем передачи тепловой энергии. При совместном размещении с источником тепла восковые двигатели могут работать без необходимости в дополнительном внешнем источнике питания.

В этом разделе не указаны источники . Помогите улучшить этот раздел , добавив ссылки на надежные источники . Материалы без ссылок могут быть оспорены и удалены . ( Январь 2014 ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Двигатели с восковым наполнителем широко используются в аэрокосмической промышленности, где они применяются для управления топливом, гидравлическими и другими маслами, имеющими решающее значение для безопасного полета современных самолетов. ^[2]

Восковые двигатели находятся внутри «самодействующих» термостатических смесительных клапанов , где восковой двигатель определяет изменение температуры и реагирует соответствующим образом, обеспечивая желаемую температуру смешанной жидкости.

Некоторые стиральные машины с фронтальной загрузкой используют восковые двигатели для зацепления узла замка двери. Когда цикл начинается, восковой двигатель активируется, выталкивая штифт наружу и запирая дверь. Такая конструкция имеет преимущества по стоимости, надежности и безопасности. Во влажных условиях восковой двигатель стоит меньше при эквивалентной надежности, чем электромагнитный соленоид или защелка двигателя. Он имеет предсказуемую задержку пассивного разблокирования. Если питание отключено, дверь остается на короткое время заблокированной, рассчитанной на более длительное время, чем время выбега высокоскоростного цикла отжима, а затем надежно разблокируется по мере охлаждения воска.

Восковые двигатели также широко используются для управления зонными клапанами в системах водяного отопления.

Они используются во многих посудомоечных машинах для освобождения защелки дверцы дозатора моющего средства. Восковой двигатель действует как соленоид при активации таймером или управлением посудомоечной машины, а поршень управляет механизмом, который затем освобождает защелку дверцы дозатора. Они также используются для управления выпускным отверстием для цикла сушки.

Восковые двигатели широко используются для управления вентиляционными отверстиями, регулирующими температуру в теплицах.

В этом случае, когда температура окружающей среды в теплице повышается, воск плавится, активируя поршень и открывая вентиляционные отверстия. Когда температура в теплице достаточно понижается, воск охлаждается и затвердевает, позволяя вентиляционным отверстиям снова закрыться.

Парафиновый микроактюатор — это тип воскового двигателя, часто изготавливаемый с помощью технологии микроэлектромеханических систем (МЭМС) или иногда с помощью точной механики . ^[3]

• Восковой термостатический элемент

• Фройнд, М.; Чикос, Р.; Кестхейи, С.; Мозес, Д. (1982). Парафиновые продукты: свойства, технологии и применение . Будапешт, Венгрия: Венгерская академия наук . ISBN 963-05-2680-8.
• Duerig, TW (1990). Инженерные аспекты сплавов с эффектом памяти формы . Oxford: Butterworth-Heinemann . ISBN 0-7506-1009-3.
• Tibbitts, Scott (1988). «Высокопроизводительные парафиновые приводы: использование в аэрокосмических механизмах». Сервер технических отчетов NASA . Ганновер, Мэриленд: NASA Center for Aerospace Information (CASI) . Получено 31 мая 2019 г.

• Производитель восковых двигателей - Rostra Vernatherm
• Информация о тепловом приводе общего назначения - Wax Motor
• Производитель восковых двигателей и термоактюаторов | iSwell