МАХОВИК С ЛЕГКИМ ПУСКОМ Российский патент 2008 года по МПК F16F15/31 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в различных устройствах и механизмах сельскохозяйственного и промышленного назначения, оснащенных маховиками.

Существуют маховики с изменяемым моментом инерции. Ближайшим аналогом заявляемого устройства, известным заявителю и принятым за прототип, является «Маховик переменного момента инерции» (патент RU №2151333).

Маховик содержит внешний обод и ступицу, которые вместе с боковыми стенками образуют цилиндрическую камеру, частично заполненную жидкостью. На осях, закрепленных на корпусе маховика, укреплены подвижные лопасти, выполненные с возможностью отклонения к центру или от центра маховика. На конце лопастей, со стороны ступицы, находятся противовесы.

При увеличении частоты вращения корпуса маховика, лопасти, под действием давления со стороны рабочей жидкости, отклонятся к центру маховика, пропуская жидкость. Противовесы частично уравновешивают лопасти в рабочем состоянии. За счет трения о внутреннюю поверхность корпуса и давления со стороны лопастей жидкость разгоняется гораздо медленнее корпуса, тем самым оказывая незначительное сопротивление увеличению частоты вращения маховика.

При снижении частоты вращения корпуса маховика лопасти отклонятся к внутренней поверхности внешнего обода, т.к. рабочая жидкость благодаря силе инерции отдает свою кинетическую энергию через полости корпусу маховика, что приводит к увеличению крутящего момента. Лопасти имеют форму, сопряженную с внутренней поверхностью внешнего обода маховика, поэтому при снижении частоты вращения корпуса маховика рабочая жидкость движется по ним, лопастям, к центру вращения, тем самым увеличивая частоту вращения.

Недостатком данного маховика является низкий КПД, по сравнению с заявляемым, поскольку

1. Внутренний объем корпуса маховика заполнен жидкостью лишь частично, следовательно, при одинаковом внешнем объеме и одинаковой плотности жидкости имеет меньшую массу, чем заявляемый.

2. При снижении частоты вращения корпуса маховика внутренний объем маховика перекрывается частично. Рабочая жидкость, движущаяся по лопастям к центру вращения, имеет возможность беспрепятственно перетекать из сектора в сектор через зазор между ступицей (внутренним ободом маховика) и противовесом, следовательно, кинетическая энергия жидкости будет расходоваться на поддержание частоты вращения корпуса маховика частично.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение КПД маховика, возможность плавного увеличения махового момента с увеличением скорости вращения маховика.

Техническим результатом изобретения является возможность плавного увеличения махового момента с увеличением скорости вращения маховика, а также повышенный КПД маховика по сравнению с прототипом.

Решение упомянутой задачи достигается тем, что «Маховик с легким пуском» имеет полый обод, заполненный жидкостью-наполнителем, разделенный перегородками, на которых расположены перепускные клапаны.

Получение технического результата изобретения достигается взаимодействием жидкости-наполнителя, перегородок и перепускных клапанов маховика, что позволяет плавно увеличивать момент инерции маховика во время пуска и полностью использовать энергию жидкости-наполнителя для поддержания оборотов маховика во время торможения корпуса маховика.

На чертежах (фиг.1, фиг.2, фиг.3) представлен заявляемый «Маховик с легким пуском».

«Маховик с легким пуском» (см. фиг.1, фиг.2 и фиг.3) состоит из полого обода 1, соединенного с центральной втулкой 2 посредством спиц 3. Полый обод 1 заполнен жидкостью-наполнителем 9, которая составляет основную часть массы маховика. Во внутреннем объеме обода 1 наклонно расположена перегородка 5, имеющая отверстие 8. У основания перегородки 5 посредством шарнира 14 закреплен клапан 6. Перегородок 5 и клапанов 6 в ободе 1 может быть установлено несколько.

Работает устройство следующим образом

В состоянии покоя (см. фиг.1) и полый обод 1 и заполняющая его жидкость-наполнитель 9 неподвижны. Клапан 6 занимает произвольное положение. В момент старта маховика по направлению 12 (см. фиг.2), жидкость-наполнитель 9 благодаря инерции покоя будет стремиться «отстать» от корпуса маховика и нажмет на клапан 6 в направлении противоположном вращению. Клапан 6, под воздействием жидкости-наполнителя 9, провернется на шарнире 14 и откроет отверстие 8. Жидкость-наполнитель 9, проходя через отверстия 8, в перегородке 5 по направлению указанному стрелками 10, будет частично «отставать» от корпуса маховика, следовательно, маховой момент маховика будет менее максимального. По мере раскручивания маховика клапан 6 под воздействием центробежной силы будет стремиться развернуться в радиальном направлении и закрыть отверстие 8. Скорость вращения жидкости-наполнителя 9 в ободе 1 благодаря силам трения будет постепенно сравниваться со скоростью вращения корпуса маховика. Давление жидкости-наполнителя 9 на клапан 6 будет ослабевать. Через отверстие 8 будет проходить меньшее количество жидкости-наполнителя 9. Маховой момент маховика будет постепенно возрастать. После того как центробежная сила, действующая на клапан 6, превысит силу давления жидкости-наполнителя 9, клапан 6 закроется (см. фиг.3). Скорость вращения жидкости-наполнителя 9 и корпуса маховика сравняются, и маховой момент маховика станет максимальным. Далее, при возникновении нагрузки и притормаживании корпуса маховика во время работы жидкость-наполнитель 9 благодаря силе инерции всей массой будет давить на перегородку 5 и клапан 6 по направлению вращения 11, препятствуя замедлению вращения маховика.

Таким образом, заявляемый маховик благодаря возможности плавного увеличения махового момента с увеличением скорости вращения позволяет облегчить запуск устройств им оснащенных, а также позволяет полностью использовать энергию жидкости-наполнителя для поддержания оборотов маховика во время торможения его корпуса.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в установках сельскохозяйственного и промышленного назначения. Маховик имеет полый обод, заполненный жидкостью-наполнителем, составляющей основную часть массы маховика. Обод соединен с центральной втулкой при помощи спиц и имеет во внутреннем объеме наклонно расположенные перегородки с отверстиями. У основания отверстий посредством шарниров закреплены клапаны. Достигается возможность плавного увеличения махового момента с увеличением скорости вращения маховика, а также повышенный КПД. 3 ил.

Маховик с легким пуском, имеющий полый обод, заполненный жидкостью-наполнителем, составляющей основную часть массы маховика, соединенный с центральной втулкой при помощи спиц, отличающийся тем, что имеет во внутреннем объеме наклонно расположенные перегородки с отверстиями, у основания которых посредством шарниров закреплены клапаны.