УСТРОЙСТВО, СОЗДАЮЩЕЕ ПОТОК В ГАЗАХ И ЖИДКОСТЯХ Российский патент 2014 года по МПК F04D33/00 

Изобретение относится к устройствам, создающим поток в газах и жидкостях, и может быть применено в качестве вентиляторов, насосов, движителей для воздушных, надводных и подводных судов.

Известно устройство для передвижения судов и самолетов SU 37507, содержащее гибкие передачи с прикрепленными к ним лопастями. Данное устройство создает поток вдоль гибкой передачи, площадь которого равна площади одной лопасти, полотно лопасти недолговечно и не позволяет создавать большую скорость.

Известен движитель Чичигина RU 2089441 C1, содержащий лопасти, укрепленные на цепной передаче. Устройство создает поток вдоль передачи, площадь которого равна площади лопасти.

Ближайшим аналогом группы изобретений является устройство, создающее поток в газах и жидкостях, описанное в FR 2534636 A1, 20.04.1984. Данное устройство содержит ведущий вал, лопасти, корпус, выполненный в виде полого параллелепипеда с плоскими боковыми стенками, соединенными полуцилиндрическими стенками, имеющий входное и выходное отверстия, по краю которых установлены внутренние стенки с прорезями. Стенки объединяют полуцилиндрические стенки, оси лопастей вставлены в цепи или ремни с возможностью вращения, последние связывают ведомые и ведущие соответственно звездочки или шкивы, установленные соответственно на валу и оси внутри полуцилиндрических стенок. При этом оси лопастей проходят через направляющие прорези внутренних стенок.

Недостатки этого устройства - сложность, наличие большого количества деталей и узлов, много пазов, втулок, колец и других трущихся поверхностей. Направляющий рельс имеет трехмерную конфигурацию и крепится кронштейнами к несущей стенке. Гибкая передача не отделена от лопастей стенкой. Все это снижает надежность и ресурс устройства, усложняет эксплуатацию, увеличивает стоимость производства и эксплуатации.

Задача группы изобретений - упрощение конструкции, повышение надежности и ресурса, уменьшение стоимости производства и эксплуатации.

Технический результат по первому варианту выполнения изобретения достигается тем, что в устройстве, создающем поток в газах и жидкостях, содержащем ведущий вал, лопасти, корпус, выполненный в виде полого параллелепипеда с двумя плоскими стенками, соединенными полуцилиндрическими стенками, и имеющий входное и выходное отверстия, по краю последних установлены внутренние стенки с прорезями, соединенные с полуцилиндрическими стенками, оси лопастей вставлены в цепи или ремни с возможностью вращения, последние связывают ведомые и ведущие соответственно звездочки или шкивы, установленные соответственно на валу и оси внутри полуцилиндрических стенок, при этом оси лопастей проходят через направляющие прорези внутренних стенок, согласно изобретению внутренние стенки отделяют гибкую передачу от лопастей, оси последних проходят непосредственно через направляющие прорези внутренних стенок, входят в простые втулки цепей или ремней, имеют на концах вилки с двумя зубцами, входящими в направляющие пазы, устроенные с внутренней стороны плоских стенок, причем у входного и выходного отверстий пазы имеют вид двух параллельных пазов, сливающихся в районе звездочек или шкивов в один паз, имеющий форму полуокружности.

При этом направляющий паз у входного отверстия может быть выполнен наружным, а у выходного отверстия - внутренним, на переходном участке и вокруг звездочек или шкивов направляющий паз может быть выполнен глубже, чем внутренний паз у входного отверстия и наружный паз у выходного отверстия, а передний зубец вилки может быть выполнен длиннее заднего.

Технический результат по второму варианту выполнения изобретения достигается тем, что в устройстве, создающем поток в газах и жидкостях, содержащем ведущий вал, лопасти, корпус, выполненный в виде полого параллелепипеда с двумя плоскими стенками, соединенными полуцилиндрическими стенками, и имеющий входное и выходное отверстия, по краю последних установлены внутренние стенки с прорезями, соединенные с полуцилиндрическими стенками, оси лопастей вставлены в цепи или ремни с возможностью вращения, последние связывают ведомые и ведущие соответственно звездочки или шкивы, установленные соответственно на валу и оси внутри полуцилиндрических стенок, при этом оси лопастей проходят через направляющие прорези внутренних стенок, согласно изобретению внутренние стенки отделяют гибкую передачу от лопастей, оси последних проходят непосредственно через направляющие прорези внутренних стенок, входят в простые втулки цепей или ремней, имеют на концах рычаг с зубцом, входящим в направляющий паз, который у входного отверстия выполнен параллельно оси прорези и находится внутри, а у выходного отверстия - снаружи.

Технический результат по третьему варианту выполнения изобретения достигается тем, что в устройстве, создающем поток в газах и жидкостях, содержащем ведущий вал, лопасти, корпус, выполненный в виде полого параллелепипеда с двумя плоскими стенками, соединенными полуцилиндрическими стенками, и имеющий входное и выходное отверстия, по краю последних установлены внутренние стенки с прорезями, соединенные с полуцилиндрическими стенками, ведущие звездочки установлены на валу внутри полуцилиндрических стенок, согласно изобретению на концах лопастей жестко укреплены цилиндрические шайбы, имеющие на наружной поверхности два зубца, находящиеся против краев лопастей, длинный передний и короткий задний, входящие в направляющие пазы, устроенные на внутренней стороне плоских стенок на дне направляющего канала, причем наружный направляющий паз у входного отверстия, внутренний у выходного, на переходном участке и вокруг звездочек выполнен глубже, чем внутренний паз у входного отверстия и наружный у выходного. В направляющий канал плотно установлены с возможностью продольного перемещения цилиндрические шайбы, причем канал закрыт с внутренней стороны стенками, имеющими прорезь, в которой размещаются лопасти с соответствующим наклоном. Канал подходит вплотную к ведущей звездочке, между зубцами последней находятся шайбы, на противоположном конце устройства канал имеет форму полуокружности.

На фиг.1 изображено устройство, разрез А-А; на фиг.2 - то же, вид со стороны входного отверстия; на фиг.3 - часть устройства, деталь I; на фиг.4 - то же, ведущий шкив или звездочка с ремнем или цепью, разрез II-II; на фиг.5 - то же, направляющие пазы и вилки, разрез III-III; на фиг.6 - часть устройства, разрез IV-IV; на фиг.7 - то же, деталь V-V, направляющие пазы и вилки;

на фиг.8 - деталь устройства, направляющий паз с рычагами и зубцами;

на фиг.9 - деталь устройства с направляющими каналами, ведущей звездочкой и шайбами, разрез Б-Б; на фиг.10 - то же, разрез В-В; на фиг.11 - то же, разрез Г-Г; на фиг.12 - то же, разрез Д-Д; на фиг.13 - то же, разрез Е-Е.

По первому варианту выполнения устройство состоит из корпуса 1, внутри которого находятся ведущий вал 2 с ведущими шкивами или звездочками 3 и ось 4 с ведомыми шкивами или звездочками 5. Ведущие и ведомые шкивы или звездочки охватываются ремнями или цепями 6 с находящимися в них лопастями 7.

Корпус 1 выполнен в форме пустотелого параллелепипеда с двумя боковыми стенками в виде полуцилиндров, имеет входное 8 и выходное 9 отверстия, соединенные по краям перпендикулярно полуцилиндрическим стенкам внутренними стенками 10, в которых устроены направляющие прорези 11 в виде прямых линий, соединенных полуокружностями. Стенки 10 крепятся к боковым стенкам корпуса 12 с помощью кронштейнов (не показаны) и имеют круглые отверстия 13. На внутренней стороне стенки 12 имеют направляющие пазы 14, выполненные у входного и выходного отверстий в виде двух параллельных пазов, которые сливаются в один паз в районе шкивов или звездочек, имеющий форму полуокружности.

Ведущий вал 2 находится в отверстиях 13 стенок 10 и одним концом выходит из корпуса 1 наружу через стенку 12. На нем жестко закреплены два ведущих шкива или звездочки 3 в пространстве между стенками 10 и 12.

Ось 4 расположена в отверстиях 13 на противоположной стороне корпуса 1 и имеет два ведомых шкива или звездочки 5. Ведущие 3 и ведомые 5 шкивы или звездочки объединяются гибкой передачей, ремнем или цепью 6 с возможностью взаимного вращения.

Лопасти 7 имеют оси 15, которые закреплены с возможностью вращения во втулках 16, жестко установленных в ремни или цепи 6. При этом оси 15 проходят сквозь прорези 11 стенок 10 и имеют на конце направляющие вилки 17, входящие своими зубцами 18 в направляющие пазы 14 стенок 12. Лопасти 7 с помощью осей 15, прорезей 11, вилок 17 и пазов 14 установлены таким образом, что передняя их кромка у входного отверстия 8 находится снаружи, а у выходного отверстия 9 - внутри. Причем ширина вилки 17 больше длины переходного участка паза 14, шириной в один паз, с одной стороны, и в два паза - с другой. Зубцы 18 имеют возможность свободно скользить внутри направляющих пазов 14.

При этом направляющий паз у входного отверстия может быть выполнен наружным, а у выходного отверстия - внутренним, на переходном участке и вокруг звездочек или шкивов направляющий паз может быть выполнен глубже, чем внутренний паз у входного отверстия и наружный паз у выходного отверстия, а передний зубец вилки может быть выполнен длиннее заднего.

Устройство работает следующим образом.

На вал 2 от двигателя передается вращающее усилие, которое через ведущие шкивы или звездочки 3 и ременную или цепную передачу 6 вращает ведомые шкивы или звездочки 5. При этом приводятся в поступательное движение лопасти 7, которые создают поток газа (жидкости), входящий во входное отверстие 8 и выходящий через выходное отверстие 9. На подходе к шкиву или звездочке 3, 5, скользя по сужающимся пазам 14, вилки 17 устанавливают лопасть 7 в положение хорды к шкиву или звездочке 3, 5, что необходимо для уменьшения захвата газа (жидкости) вне отверстий 8 и 9. На выходе со шкива или звездочки 3, 5 вилка скользит по расширяющимся пазам 14 и устанавливает лопасть 7 из положения хорды в необходимое наклонное положение.

При движении лопастей передний длинный зубец скользит по глубокому пазу, поворачивая вилку и лопасть на необходимый угол, а короткий задний в рабочем положении скользит по мелкому пазу. В результате такой конструкции вилки и пазов уменьшается возможность биений зубцов о стенки пазов на переходных участках.

По второму варианту выполнения устройство состоит из корпуса 1, внутри которого находятся ведущий вал 2 с ведущими шкивами или звездочками 3 и ось 4 с ведомыми шкивами или звездочками 5. Ведущие и ведомые шкивы или звездочки охватываются ремнями или цепями 6 с находящимися в них лопастями 7.

Корпус 1 выполнен в форме пустотелого параллелепипеда с двумя боковыми стенками в виде полуцилиндров, имеет входное 8 и выходное 9 отверстия, соединенные по краям перпендикулярно полуцилиндрическим стенкам внутренними стенками 10, в которых устроены направляющие прорези 11 в виде прямых линий, соединенных полуокружностями. Стенки 10 крепятся к боковым стенкам корпуса 12 с помощью кронштейнов (не показаны) и имеют круглые отверстия 13. На внутренней стороне стенки 12 имеют один направляющий паз 14, см. фиг.8.

Ведущий вал 2 находится в отверстиях 13 стенок 10 и одним концом выходит из корпуса 1 наружу через стенку 12. На нем жестко закреплены два ведущих шкива или звездочки 3 в пространстве между стенками 10 и 12.

Ось 4 расположена в отверстиях 13 на противоположной стороне корпуса 1 и имеет два ведомых шкива или звездочки 5. Ведущие 3 и ведомые 5 шкивы или звездочки объединяются гибкой передачей, ремнем или цепью 6 с возможностью взаимного вращения.

Лопасти 7 имеют оси 15, которые закреплены с возможностью вращения во втулках 16, жестко установленных в ремнях или цепях 6. При этом оси 15 проходят сквозь прорези 11 стенок 10 и имеют на конце рычаг 19 с зубцом 20, входящим в направляющий паз 14 (лопасти 7 условно показаны пунктирной линией, см. фиг.8). Направляющий паз 14 у входного отверстия 8 выполнен параллельно оси прорези и находится внутри, а у выходного отверстия 9 - снаружи.

Устройство работает следующим образом.

На вал 2 от двигателя передается вращающее усилие, которое через ведущие шкивы или звездочки 3 и ременную или цепную передачу 6 вращает ведомые шкивы или звездочки 5. При этом приводятся в поступательное движение лопасти 7, которые создают поток газа (жидкости), входящий во входное отверстие 8 и выходящий через выходное отверстие 9. Лопасти 7 с помощью осей 15, прорезей 11, рычагов 19 с зубцами 20, пазов 14, см. фиг.8, установлены у входного отверстия 8 передней кромкой наружу, у выходного отверстия 9 - внутрь. На подходе к шкиву или звездочке 3, 5 плоскости 7 устанавливаются в положение хорды благодаря приближению паза 14 к оси прорези, на выходе со шкива или звездочки 3, 5 лопасти 7 устанавливаются из положения хорды в необходимое наклонное положение благодаря отклонению паза 14 от оси прорези.

По третьему варианту выполнения устройство состоит из корпуса 1, выполненного в форме пустотелого параллелепипеда с двумя боковыми стенками в виде полуцилиндров, имеет входное 8 и выходное 9 отверстия, соединенные по краям перпендикулярно полуцилиндрическим стенкам внутренними стенками 10, см. фиг.9-13, в которых устроены направляющие прорези 11 в виде прямых линий, соединенных полуокружностями.

Ведущий вал 2 находится в отверстиях 13 стенок 10 и одним концом выходит из корпуса 1 наружу через стенку 12. На нем жестко закреплены две ведущие звездочки 3 в пространстве между стенками 10 и 12, см. фиг.9-13.

Лопасти 7 проходят через прорези 11 и на концах имеют жестко укрепленные цилиндрические шайбы 21, находящиеся в каналах 22, устроенных на внутренней стороне плоских боковых стенок 12 корпуса 1. Наружные поверхности шайб 21 имеют два зубца, длинный 23, короткий 24, расположенные против краев лопастей 7, входящие в направляющие пазы 14, устроенные на внутренней стороне плоских боковых стенок корпуса 12, на дне канала 22. Последние подходят вплотную к ведущей звездочке 3, между зубцами которой расположены шайбы 21. На противоположной стороне устройства каналы 22 имеют форму полуокружности. Шайбы 21 в каналах 22 установлены плотно с возможностью продольного перемещения и закрыты с внутренней стороны стенкой 10, в которой устроены прорези 11. Последние у входного 8 и выходного 9 отверстий имеют такую ширину, что лопасти 7 в ней расположены под необходимым углом. На переходном участке, у звездочек 3 и на противоположном конце устройства ширина прорези 11 уменьшается до величины, необходимой для размещения лопасти 7 в положение хорды к окружности. Направляющие пазы 14 выполнены у входного и выходного отверстий в виде двух параллельных пазов, которые сливаются в один паз в районе звездочек, имеющий форму полуокружности.

Передний зубец 23 длиннее заднего 24, а направляющий паз 14 у входного отверстия - наружный, у выходного отверстия - внутренний, на переходном участке и вокруг звездочек выполнен глубже, чем паз у входного отверстия внутренний, у выходного отверстия наружный.

Устройство работает следующим образом.

Вращающее усилие от вала 2 передается на звездочку 3, которая перемещает по окружности шайбы 21, скользящие по каналу 22, см. фиг.9-13. Шайбы находятся в замкнутом канале и передают движение друг другу. Поворот и установка лопастей 7 под необходимым углом производится за счет пазов 14 и зубцов 23 и 24. Движущиеся лопасти 7 создают поток газа (жидкости), направленный от входного отверстия 8 к выходному 9.

Группа изобретений может быть использована в качестве вентиляторов, насосов, движителей для воздушных, надводных и подводных судов. Устройство содержит ведущий вал, лопасти, корпус, выполненный в виде полого параллелепипеда с двумя плоскими стенками, соединенными полуцилиндрическими стенками, имеющий входное и выходное отверстия. По краю последних установлены внутренние стенки с прорезями, соединенные с полуцилиндрическими стенками. Оси лопастей вставлены в цепи или ремни с возможностью вращения, последние связывают ведомые и ведущие соответственно звездочки или шкивы, установленные соответственно на валу и оси внутри полуцилиндрических стенок. Оси лопастей проходят через направляющие прорези внутренних стенок. Последние отделяют гибкую передачу от лопастей, оси которых проходят непосредственно через направляющие прорези внутренних стенок, входят в простые втулки цепей или ремней, имеют на концах вилки с двумя зубцами, входящими в направляющие пазы, устроенные с внутренней стороны плоских стенок. У входного и выходного отверстий пазы имеют вид двух параллельных пазов, сливающихся в районе звездочек или шкивов в один паз, имеющий форму полуокружности. Группа изобретений направлена на упрощение конструкции, повышение надежности и ресурса, уменьшение стоимости и эксплуатации. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство, создающее поток в газах и жидкостях, содержащее ведущий вал, лопасти, корпус, выполненный в виде полого параллелепипеда с двумя плоскими стенками, соединенными полуцилиндрическими стенками, имеющий входное и выходное отверстия, по краю последних установлены внутренние стенки с прорезями, соединенные с полуцилиндрическими стенками, оси лопастей вставлены в цепи или ремни с возможностью вращения, последние связывают ведомые и ведущие соответственно звездочки или шкивы, установленные соответственно на валу и оси внутри полуцилиндрических стенок, при этом оси лопастей проходят через направляющие прорези внутренних стенок, отличающееся тем, что внутренние стенки отделяют гибкую передачу от лопастей, оси последних проходят непосредственно через направляющие прорези внутренних стенок, входят в простые втулки цепей или ремней, имеют на концах вилки с двумя зубцами, входящими в направляющие пазы, устроенные с внутренней стороны плоских стенок, причем у входного и выходного отверстий пазы имеют вид двух параллельных пазов, сливающихся в районе звездочек или шкивов в один паз, имеющий форму полуокружности.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющий паз у входного отверстия - наружный, у выходного отверстия - внутренний, на переходном участке и вокруг звездочек или шкивов выполнен глубже, чем паз у входного отверстия внутренний, у выходного отверстия наружный, а передний зубец вилки выполнен длиннее заднего.

3. Устройство, создающее поток в газах и жидкостях, содержащее ведущий вал, лопасти, корпус, выполненный в виде полого параллелепипеда с двумя плоскими стенками, соединенными полуцилиндрическими стенками, имеющий входное и выходное отверстия, по краю последних установлены внутренние стенки с прорезями, соединенные с полуцилиндрическими стенками, оси лопастей вставлены в цепи или ремни с возможностью вращения, последние связывают ведомые и ведущие соответственно звездочки или шкивы, установленные соответственно на валу и оси внутри полуцилиндрических стенок, при этом оси лопастей проходят через направляющие прорези внутренних стенок, отличающееся тем, что внутренние стенки отделяют гибкую передачу от лопастей, оси последних проходят непосредственно через направляющие прорези внутренних стенок, входят в простые втулки цепей или ремней, имеют на концах рычаг с зубцом, входящим в направляющий паз, который у входного отверстия выполнен параллельно оси прорези и находится внутри, а у выходного отверстия - снаружи.

4. Устройство, создающее поток в газах и жидкостях, содержащее ведущий вал, лопасти, корпус, выполненный в виде полого параллелепипеда с двумя плоскими стенками, соединенными полуцилиндрическими стенками, имеющий входное и выходное отверстия, по краю последних установлены внутренние стенки с прорезями, соединенные с полуцилиндрическими стенками, ведущие звездочки установлены на валу внутри полуцилиндрических стенок, отличающееся тем, что на концах лопастей жестко укреплены цилиндрические шайбы, имеющие на наружной поверхности два зубца, находящиеся против краев лопастей, длинный передний и короткий задний, входящие в направляющие пазы, устроенные на внутренней стороне плоских стенок на дне направляющего канала, причем направляющий паз у входного отверстия - наружный, у выходного отверстия - внутренний, на переходном участке и вокруг звездочек выполнен глубже, чем паз у входного отверстия внутренний, у выходного отверстия наружный, в направляющий канал плотно установлены с возможностью продольного перемещения цилиндрические шайбы, причем канал закрыт с внутренней стороны стенками, имеющими прорезь, в которой размещаются лопасти с соответствующим наклоном, канал подходит вплотную к ведущей звездочке, между зубцами последней находятся шайбы, на противоположном конце устройства канал имеет форму полуокружности.