ცვილის ძრავა: როგორ ამუშავებს პარაფინის დნობა საკეტებსა და სარქველებს

ცვილის ძრავა წრფივი აქტუატორია, რომელიც სითბურ ენერგიას მექანიკურ სამუშაოდ გარდაქმნის ცვილის ფაზური გარდაქმნის ხარჯზე: დნობის დროს მასალა მოცულობაში დაახლოებით 5–20 პროცენტით იზრდება და ეს გაფართოება დგუშს გარეთ უბიძგებს.

როგორ არის მოწყობილი

ოთხი ელემენტია საჭირო: ჩასმული ცვილის მოცულობა, დგუში ან ღერო, რომელიც თერმოჰიდრავლიკურ ძალას მექანიკურ გამოსავლად აქცევს, სითბოს წყარო და სითბოს ჩამომსხმელი. სითბო შეიძლება მოდიოდეს ელექტრული დენიდან, ჩვეულებრივ PTC თერმისტორის მეშვეობით, მზის რადიაციიდან, წვის სითბოდან — მაგალითად, შიგაწვის ძრავის ნარჩენი სითბოდან — ან უბრალოდ გარემოს ჰაერიდან. გაცივებას უზრუნველყოფს კონვექცია გრილ გარემოში ან პელტიეს ელემენტი, რომელიც სითბოს გარეთ გადააქვს.

ცვილი შეიძლება იყოს როგორც მაღალი სისუფთავის ნახშირწყალბადი, ისე მცენარეული წარმოშობის ცვილი. ხშირად იყენებენ პარაფინებს n-ალკანების სწორჯაჭვიანი რიგიდან, რადგან ისინი მკაფიოდ განსაზღვრულ, ვიწრო ტემპერატურულ დიაპაზონში დნება და მყარდება — სწორედ ეს თვისება ხდის აქტუატორს პროგნოზირებადს.

რატომ ირჩევენ ინჟინრები სოლენოიდის ნაცვლად

ცვილის ძრავა დიდ ჰიდრავლიკურ ძალას იძლევა: გაფართოებამ შეიძლება 4000 ნიუტონის რიგის სიდიდეს მიაღწიოს, რაც სტანდარტული გრავიტაციის პირობებში დაახლოებით 400 კილოგრამს უდრის — ამას მიუთითებს 1988 წლის NASA-ს ანგარიში პარაფინის მაღალგამომავალი აქტუატორების შესახებ. მაგნიტური სოლენოიდისგან განსხვავებით, ჩართვაც და გათავისუფლებაც მშვიდად და თანდათანობით ხდება, ხოლო რადგან მოწყობილობა რეზისტული, და არა ინდუქციური დატვირთვაა, TRIAC-ით მართულ ერთეულებს snubber-წრედი არ სჭირდება. უკუსვლა უფასო არ არის: საჭიროა დამაბრუნებელი ძალა სამუშაო ძალის დაახლოებით 20–30 პროცენტის ოდენობით, რომელსაც ჩვეულებრივ ზამბარა ან სიმძიმის საპირწონე იძლევა.

ცვილის ძრავას სრულად პასიურად მუშაობაც შეუძლია. ვინაიდან ცვილის დნობის ტემპერატურა კონკრეტული გამოყენების გარემოს დიაპაზონს შეიძლება შეესაბამოს, ელემენტი მხოლოდ გარემოს სითბოთი დნება და მყარდება, დამატებითი გარე კვების წყაროს გარეშე.

სად გამოიყენება

აეროკოსმოსური ინდუსტრია ცვილის ძრავებს საწვავის, ჰიდრავლიკური და სხვა კრიტიკული სითხეების სამართავად იყენებს. შენობებში ისინი თვითმოქმედი თერმოსტატული შემრევი სარქველების შიგნითაა და ჰიდრონულ გათბობის სისტემებში ზონურ სარქველებს მართავს. ფრონტალური ჩატვირთვის სარეცხი მანქანები მათ კარის საკეტის ჩასართავად იყენებენ. ნესტიან პირობებში ცვილის ძრავა ელექტრომაგნიტურ სოლენოიდზე იაფია იგივე საიმედოობისას და აქვს პროგნოზირებადი პასიური გახსნის შეყოვნება: დენის გათიშვისას კარი ცოტა ხანს ჩაკეტილი რჩება, უფრო მეტხანს, ვიდრე ჩქარი გრეხვის ინერციული შენელება გრძელდება, შემდეგ კი საიმედოდ იხსნება, როცა ცვილი გაცივდება.

ჭურჭლის სარეცხი მანქანები მათ სარეცხი საშუალების კარის ჩასახსნელად და გაშრობის ციკლზე გამონაბოლქვი ვენტილაციის სამართავად იყენებენ. სათბურის ფანჯრები ანალოგიურად მუშაობს: შიგნით ტემპერატურის მატებასთან ერთად იხსნება, გაცივებისას კი ისევ იკეტება. ყველაზე მცირე მასშტაბზე იმავე პრინციპს მიკროელექტრომექანიკური სისტემების ტექნოლოგიით აწყობილი პარაფინის მიკროაქტუატორები იყენებს.