ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ РАСФИКСАТОР Российский патент 2010 года по МПК F03D7/00 G05D13/04 

Изобретение относится к системам управления и регулирования в машиностроении, в частности к конструкциям центробежных регулирующих или задействующих устройств, предназначенных для аварийного выключения. Одним из направлений ее использования являются конструкции тормозных систем аварийной остановки ветроэнергетических установок (ВЭУ).

Известна конструкция кулисно-рычажного механизма центробежного регулятора, регулирующего положение дроссельной заслонки, принятая в качестве прототипа (И.И.Артоболевский «Механизмы в современной технике» том II М., 1971 г., стр.337), содержащая установленный на неподвижном основании центробежный привод в виде установленного на это основание вращающегося ведущего вала, двух шарнирно навешенных на него рычагов с грузами, подпружиненной втулки, одетой на ведущий вал с возможностью продольного перемещения, кинематически связанной с одной стороны с рычагами через установленные на них ролики, входящие в зацепление с выполненными на втулке упорами, а с другой - через тяги и качалки с управляемым этим приводом исполнительным устройством - дроссельной заслонкой установки, работу которой она регулирует.

Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предложенного устройства, являются следующие: центробежный расфиксатор содержит установленный на основании вращающийся ведущий вал, рычаги с грузами, шарнирно навешенные на ведущий вал и кинематические связанные между собой, втулку, одетую на ведущий вал с возможностью продольного перемещения, кинематически связанную с одной стороны с рычагами через установленные на них ролики, входящие в зацепление с выполненными на втулке упорами, а с другой - через кинематические звенья с исполнительным устройством.

В подобных центробежных механизмах для привода исполнительного устройства используется энергия вращающихся с ведущим валом масс грузов, поэтому при использовании такого центробежного механизма при значительных нагрузках на выходном звене исполнительного устройства потребуется увеличение массы грузов, радиуса их вращения, скорости вращения ведущего вала, что увеличивает вес и габариты конструкции, а также отбираемую для работы центробежного механизма мощность регулируемой им установки, что особенно не рационально при разовом срабатывании механизма, при постоянной работе в режиме «ожидания» на расчетных числах оборотов ведущего вала, например, для торможения или отключения установки в аварийных случаях.

Предлагаемым изобретением решается следующая техническая задача - обеспечивается работоспособность центробежного устройства в условиях повышенных нагрузок на выходном звене исполнительного устройства, при уменьшенных габаритах и весе, незначительном потреблении мощности на его работу.

Для решения данной технической задачи в центробежном устройстве, содержащем установленный на основании вращающийся ведущий вал, рычаги с грузами, шарнирно навешенные на ведущий вал и кинематически связанные между собой, втулку, одетую на ведущий вал с возможностью продольного перемещения, кинематически связанную с одной стороны с рычагами через установленные на них ролики, входящие в зацепление с выполненными на втулке упорами, а с другой - через кинематические звенья с исполнительным устройством, кинематическая связь втулки с исполнительным устройством выполнена через сцепную муфту, каждая из полумуфт которой снабжена хвостовиком, при этом ведущий вал выполнен пустотелым и в нем размещен с возможностью продольного перемещения хвостовик одной из полумуфт, поджатый пружиной с резьбовой пробкой, соединенный с втулкой посредством пальца, проходящего через продольные пазы, выполненные в ведущем валу, а упоры на втулке выполнены таким образом, что ролики выходят из зацепления с ними при повороте рычагов на оборотах ведущего вала выше допустимых, причем рычаги связаны между собой звеньями механизма антипараллелограмма и снабжены ограничителями угла поворота, хвостовик второй полумуфты установлен на основании с возможностью вращения и входит в винтовую пару с фиксатором выходного звена исполнительного устройства, установленным на основании с возможностью поступательного и вращательного перемещений, при этом в исходном положении фиксатор удерживается от вращения пальцем, размещенным в пазу на основании, выходящим из паза после выхода фиксатора из взаимодействия с выходным звеном, а вторая полумуфта в исходном положении удерживается от вращения упругим фиксатором.

Отличительными признаками предлагаемого центробежного устройства являются следующие: выполнение кинематической связи втулки с исполнительным устройством через сцепную муфту, каждая из полумуфт которой снабжена хвостовиком, при этом ведущий вал выполнен пустотелым и в нем размещен с возможностью продольного перемещения хвостовик одной из полумуфт, поджатый пружиной с резьбовой пробкой, соединенный с втулкой посредством пальца, проходящего через продольные пазы, выполненые в ведущем валу, а упоры на втулке выполнены таким образом, что ролики выходят из зацепления с ними при повороте рычагов на оборотах ведущего вала выше допустимых, причем рычаги связаны между собой звеньями механизма антипараллелограма и снабжены ограничителями угла поворота, хвостовик второй полумуфты установлен на основании с возможностью вращения и входит в винтовую пару с фиксатором выходного звена исполнительного устройства, установленным на основании с возможностью поступательного и вращательного перемещений, при этом в исходном положении фиксатор удерживается от вращения пальцем, размещенным в пазу на основании, выходящим из паза после выхода фиксатора из взаимодействия с выходным звеном, а вторая полумуфта в исходном положении удерживается от вращения упругим фиксатором.

Благодаря указанным отличительным признакам предложенный центробежный расфиксатор при малых габаритах и весе, подключая через ведущий вал почти всю энергию управляемой им установки, способен задействовать исполнительное устройство при значительных нагрузках на его выходном звене, при этом время срабатывания расфиксатора составляет менее 0,5 с, а расход мощности установки на работу расфиксатора в режиме «ожидания», когда установка работает на расчетных режимах и исполнительное устройство не задействуется, сведен к минимуму.

Предложенное техническое решение может найти особенно эффективное применение в установках с разовым задействованием исполнительного устройства, например, в тормозных устройствах аварийной остановки ветроколеса ВЭУ.

Изобретение поясняется чертежами, фиг.1-4.

На фиг.1 и 3 (разрез А-А фиг.1) показана конструкция устройства и взаимодействие ее элементов в исходном положении, на фиг.2 и 4 (место Б фиг.2) - взаимодействие элементов конструкции после срабатывания устройства.

Изображенный на фиг.1-4 центробежный расфиксатор содержит основание 1, на котором на подшипниках установлен вращающийся ведущий вал 2, с шарнирно закрепленными на нем рычагами 3 с грузами 4 и ограничителями 5, рычаги 3 связаны между собой звеньями антипараллелограмма 6 и снабжены роликами 7, контактирующими с упорами 20 на втулке 8 одетой на вал 2, которая посредством пальца 9, проходящего через продольные пазы 21, соединена с хвостовиком 24 полумуфты 10 сцепной кулачковой муфты, хвостовик 24 поджат пружиной 11 с резьбовой пробкой 12. Хвостовик 14 полумуфты 13 установлен на основании 1 и через винтовую пару 22 взаимодействует с фиксатором 15, входящим в исходном положении в звено 16 исполнительного устройства, и удерживается от вращения пальцем 17, размещенным в пазу 25 основания 1, а полумуфта 13 - упругим фиксатором 18, взаимодействующим с лысками 23 на хвостовике 14, для фиксации в исходном положении рычаги 3 снабжены пружинами 19.

Предлагаемый центробежный расфиксатор работает следующим образом.

При вращении ведущего вала 2 с допустимыми оборотами ролики 7 находятся в зацеплении с упорами 20, полумуфта 13 неподвижна и удерживается от случайного поворота фиксатором 18, фиксатор 15 удерживает звено 16 во взведенном положении, а полумуфта 10 вращается с валом 2, разобщена с полумуфтой 13 и удерживается в этом положении втулкой 8 через пальцы 9.

При превышении числа оборотов вала 2 выше допустимых грузы 4 под действием центробежных сил, преодолевая усилие пружины 11, поворачивают и ставят на ограничители 5 рычаги 3, ролики 7 выходят из зацепления с упорами 20, освобождая втулку 8, а следовательно, и хвостовик 24 полумуфты 10 для продольного перемещения. Полумуфта 10, перемещаясь под действием пружины 11, входит в зацепление с полумуфтой 13 и, вращая ее, через винтовую пару 22 перемещает фиксатор 15, выводя его из зацепления со звеном 16, приводя в действие исполнительное устройство, например тормоз ветроколеса, при этом палец 17 выходит из паза 25 и может вращаться вместе с винтовой парой 22 и полумуфтой 13, не заклинивая расфиксатор - см. фиг.2, 4.

Изменяя резьбовой пробкой 12 усилие пружины 11, а соответственно и поджатие роликов 7 к упорам 20, можно устанавливать необходимые обороты срабатывания расфиксатора.

Изобретение относится к системам управления и регулирования в машиностроении, в частности к конструкциям устройств, предназначенных для аварийного выключения, в том числе ветроэнергетических установок. Для этого в центробежном устройстве, содержащем установленный на основании вращающийся ведущий вал, рычаги с грузами, шарнирно навешенные на ведущий вал и кинематически связанные между собой, втулку, одетую на ведущий вал с возможностью продольного перемещения, кинематически связанную с одной стороны с рычагами через установленные на них ролики, входящие в зацепление с выполненными на втулке упорами, а с другой - через кинематические звенья с исполнительным устройством, кинематическая связь втулки с исполнительным устройством выполнена через сцепную муфту, каждая из полумуфт которой снабжена хвостовиком, при этом ведущий вал выполнен пустотелым и в нем размещен с возможностью продольного перемещения хвостовик одной из полумуфт, поджатый пружиной с резьбовой пробкой, соединенный с втулкой посредством пальца, проходящего через продольные пазы, выполненные в ведущем валу, а упоры на втулке выполнены таким образом, что ролики выходят из зацепления с ними при повороте рычагов на оборотах ведущего вала выше допустимых, причем рычаги связаны между собой звеньями механизма антипараллелограмма и снабжены ограничителями угла поворота, хвостовик второй полумуфты установлен на основании с возможностью вращения и входит в винтовую пару с фиксатором выходного звена исполнительного устройства, установленным на основании с возможностью поступательного и вращательного перемещений, при этом в исходном положении фиксатор удерживается от вращения пальцем, размещенным в пазу на основании, выходящим из паза после выхода фиксатора из взаимодействия с выходным звеном, а вторая полумуфта в исходном положении удерживается от вращения упругим фиксатором. Предлагаемым изобретением обеспечивается работоспособность центробежного устройства в условиях повышенных нагрузок на выходном звене исполнительного устройства, при уменьшенных габаритах и весе, незначительном потреблении мощности на его работу. 4 ил.

Центробежный расфиксатор, содержащий установленный на основании вращающийся ведущий вал, рычаги с грузами, шарнирно навешенные на ведущий вал и кинематически связанные между собой, втулку, одетую на ведущий вал с возможностью продольного перемещения, кинематически связанную с одной стороны с рычагами через установленные на них ролики, входящие в зацепление с выполненными на втулке упорами, а с другой - через кинематические звенья с исполнительным устройством, отличающийся тем, что кинематическая связь втулки с исполнительным устройством выполнена через сцепную муфту, каждая из полумуфт которой снабжена хвостовиком, при этом ведущий вал выполнен пустотелым и в нем размещен с возможностью продольного перемещения хвостовик одной из полумуфт, поджатый пружиной с резьбовой пробкой, соединенный с втулкой посредством пальца, проходящего через продольные пазы, выполненные в ведущем валу, а упоры на втулке выполнены таким образом, что ролики выходят из зацепления с ними при повороте рычагов на оборотах ведущего вала выше допустимых, причем рычаги связаны между собой звеньями механизма антипараллелограмма и снабжены ограничителями угла поворота, хвостовик второй полумуфты установлен на основании с возможностью вращения и входит в винтовую пару с фиксатором выходного звена исполнительного устройства, установленным на основании с возможностью поступательного и вращательного перемещений, при этом в исходном положении фиксатор удерживается от вращения пальцем, размещенным в пазу на основании, выходящим из паза после выхода фиксатора из взаимодействия с выходным звеном, а вторая полумуфта в исходном положении удерживается от вращения упругим фиксатором.