ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Двигатель для системы искусственного сердца фирмы Аэроджет— Дженерал из "Двигатели Стирлинга " Двигатель фирмы Аэроджет—Дженерал работает как термокомпрессор с давлением гелия на впуске и выпуске, соответственно равным 1,2 и 1,5 МПа. Подвод и отвод гелия осуществляется с помощью впускных и выпускных клапанов. Поэтому такой двигатель может быть классифицирован скорее как двигатель Эриксона, а не как двигатель Стирлинга в соответствии с ранее принятым определением. Действительно, он представляет собой двигатель Эриксона в варианте Буша. [c.326] Работа двигателя может быть объяснена при рассмотрении рис. 15.7. Рабочая последовательность двигателя подразделена на четыре фазы. [c.327] В первой фазе (рис. 15.7, а) впускной и выпускной клапаны закрыты, давление в цилиндре и буферной полости мало, а вытеснитель из ВМТ перемещается вниз. При движении вытеснителя рабочее тело проходит от холодного торца цилиндра через регенератор к горячему. Несмотря на то, что объем, заключенный в цилиндре двигателя, остается постоянным, давление растет, так как средняя температура газа увеличивается по мере его нагрева. При движении вытеснителя вниз рабочее тело в буферной полости сжимается, ее объем уменьшается, а давление растет. [c.327] Скорость повышения давления в буферной полости меньше, чем в цилиндре двигателя. Это приводит к появлению разности давления на перпендикулярных оси торцовых поверхностях вытеснителя, разница в площадях которых и обусловливает возникновение сил, действующих на вытеснитель. [c.328] Под действием сил давления вытеснитель перемещается вниз, увеличивая тем самым поток газа в горячий объем, что приводит к дальнейшему росту давления в цилиндре и возрастанию сил давления, вынуждающих вытеснитель более ускоренно двигаться в том же направлении. Этот процесс сжатия происходит до тех пор, пока давление в цилиндре не достигнет расчетного значения, при котором открывается выпускной клапан, и гелий при высоком давлении выпускается из цилиндра (рис. 15.7, б). [c.328] Движение вытеснителя вверх (рис. 15.7, в) приводит к обратному течению рабочего тела из горячего объема в холодный, что связано с падением средней температуры рабочего тела и, следовательно, с уменьшением давления до уровня, при котором выпускной клапан закрывается. Скорость снижения давления в цилиндре выше, чем в буферной полости. В результате возникает сила, обусловленная разностью давления, заставляющая вытеснитель продолжать движение вверх. Это, в свою очередь, приводит к интенсификации перетока рабочего тела в холодный объем, к еще большему снижению давления в цилиндре и увеличению силы, вызывающей ускорение, действующее на вытеснитель. [c.329] Процесс расширения длится до тех пор, пока давление в цилиндре не достигнет заданного уровня, при котором открывается впускной обратный клапан и в цилиндр поступает свежая порция гелия низкого давления (1,2 МПа). Этот процесс происходит до тех пор, пока вытеснитель не достигнет ВМТ цикл на этом заканчивается. Давление рабочего тела в буферной полости при этом минимальное. [c.329] Принципиальная схема системы вспомогательного кровообращения фирмы Аэроджет показана на рис. 15.8. Гелий при повышенном давлении поступает из двигателя на пневмопривод циркуляционного насоса. В реальных условиях работа насоса связана с применением специальной магнитной муфты, позволяющей использовать жесткое неподвижное уплотнение, обеспечивающее герметизацию гелия в направляющем опорном узле привода циркуляционного насоса. [c.329] Применение гелия — рабочего тела двигателя — для непосредственного привода циркз ляционного насоса позволяет получить преимущества, исключая тем самым передачу мощности потока газа потоку жидкости промежуточного контура, как это выполнено в случае системы фирмы Мак-Доннелл—Дуглас . Однако это преимущество частично компенсируется необходимостью иметь в системе фирмы Аэроджет—Дженерал контур охлаждения, заполненный физиологическим раствором, для отвода теплоты от двигателя и передачи ее теплообменнику циркуляционного насоса с последующей диссипацией в крови. [c.329] Критическими элементами двигателя фирмы Аэроджет при рассмотрении в качестве цели десятилетнего расчетного ресурса, являются гелиевые обратные клапаны, направляющий узел привода вытеснителя (реверсивного толкателя буферной полости) и его возвратная пружина. Эти элементы, как и вся система в целом, прошли ресурсные испытания. [c.329] Разработка искусственного сердца фирмой Аэроджет включала значительное число экспериментов на животных с использованием элементов системы или подсистем для установления и оценки различных физиологических и анатомических критериев совместимости (рис. 15.12). Испытания на животных по программе фирмы Аэроджет проводились в сотрудничестве с медицинским и ветеринарным персоналом из Калифорнийского университета. Результаты обсуждения аспектов программы фирмы Аэроджет приведены в серии ежегодных отчетов, а в качестве примера можно рекомендовать труды Андруса. [c.331] Вернуться к основной статье