Аккумулятор механической энергии Советский патент 1981 года по МПК F16F15/30 F16H33/02 

(54) АККУМУЛЯТОР МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

1

Изобретение относится к машинам и механизмам и может быть использовано в машинах, где от источника с малой механической силой или от усилия руки необходимо получить увеличенную механическую силу. Изобретение,в частности, может быть использовано в обычных приливных и глубинных гидроэлектростанциях, в ветряных двигателях, в механизмах подъемного оборудования, в механизмах проходки.туннелей метро, на автомашинах, кораблях и т.п.

Известен аккумулятор механической энергии, содержащий маховик, установленный на валу с зубчатой передачей с обгонной МУФТОЙ и гидравлической системой, вклю чающей гидронасос с регулируемой производительностью, обеспечивающей бесступенчатое регулирование скорости исполнительного органа 1.

Недостатком известного аккумулятора является то, что он имеет большие габариты и его, действие основано на инерции вращения массивного маховика, который приводится во вращение через зубчатую передачу от двигателя большой мощности, т.е. требуются большие усилия от источника.

создающего движение. Поэтому при малых по величине усилиях, создаваемых ветром, глубинными и приливными течениями воды или другими источниками движения, аккумулятор к использованию не пригоден. Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является аккумулятор механической энергии, содержащий неподвижную направляющую трубу со сквозными отверстиями и продольными пазами по окружности, коаксиально расположенную в ней подвижную вдоль оси трубу и механизм аккумулирования механической энергии, выполненный в виде установленных последовательно с возможностью осевого перемещения пар втулок, каждая из которых сосоит из размещенной в неподвижной направляющей трубе внутренней втулки и размещенной на неподвижной направляющей трубе наружной втулки. Втулки в паре встречно в осевом направлении подпружинены, причем обращенные одна к другой

0 цилиндрические поверхности втулок выполнены ступенчатыми и между ними размещены шариковые фиксаторы, входящие в сквозные отверстия в неподвижной направляющей

трубе. На противоположных торцах втулок каждой пары выполнены радиальные выступы, входящие в сквозные продольные пазы неподвижной направляющей трубы 1,

Устройство применяется для стыковки и расстыковки электрических разъемов или других изделий путем поочередного перемещения вручную подпружиненных втулок, причем от малых по величине усилий, прилегаемых к втулкам при их перемещении, накапливается (аккумулируется) суммарная энергия на подвижной трубе устройства. Чем больше количество пар подпружиненных втулок, тем больше суммарная энергия. Для перемещения втулок сначала прикладывают усилие к одной втулке в первой паре втулок и после ее перемещения переносят усилие на вторую втулку во второй последовательно расположенной паре втулок, потом переносят усилие на одну втулку в третьей последовательно расположенной паре втулок и т.д: Обратное перемещение также осуществляется поочередно вручную с помощью других втулок каждой пары.

Недостатком устройства является то, что поочередный перенос усили; с одной парной втулки на другие строго определенные втулки в каждой паре и выбор этих втулок для приложения усилия для перемещения вручную связан со значительной затратой времени.

Цель изобретения - уменьшение времени аккумулирования энергии.

Указанная цель достигается тем, что в известном аккумуляторе механической энергии, содержащем неподвижную направляющую трубу со сквозными отверстиями и продольными пазами по окружности, коаксиально расположенную в ней подвижную вдоль оси трубу и механизм аккумулирования механической энергии, выполненный в виде установленных последовательно с возможностью осевого перемещения пар втулок, каждая пара из которых состоит из размещенной в неподвижной направляющей трубе внутренней втулки и размещенной на неподвижной направляющей трубе наружной втулки, подпружиненных встречно в осевом направлении, цилиндрические поверхности которых, обращенные одна к другой, выполнены ступенчатыми, и между ними размещены щариковые фиксаторы, входящие в сквозные отверстия в неподвижной направляющей трубе, на противоположных торцах втулок, каждой пары выполнены радиальные выступы, входящие в продольные пазы неподвижной направляющей трубы, в радиальных выступах втулок выполнены отверстия с. осями, параллельными оси труб, ак-. кумулятор снабжен концевыми выключателями, .расположенными противоположно один другому в отверстиях выступов, а каждый выключатель состоит из щтока, установленного с возможностью осевого перемещения.

шариковых фиксаторов, цилиндра со смещенными в окружном направлении продольными пазами, каждый из которых имеет выступ, взаимодействующий с щариковым фиксатором соответствующего концевого выключателя, и упоров, закрепленных на неподвижной направляющей «трубе, к1ждый из которых взаимодействует со щтоком соответствующего концевого выключателя;

На фиг. 1 изображен аккумулятор механической энергии до переме11;е«ия цилиндра

влево (для наглядности койцевые выключатели на правых в вт)§лках условно показаны в одной плоскости .сг концевыми выключателями на-левых в паре этулках); на фиг. 2 - то же, .в плоскости расположения концевых выключателей на правы.х в паре втулках.

Аккумулятор содержит неподвижную направляющую трубу 1 со сквозньши отверстиями 2 и продольными пазами 3 и 4 по окружности, коаксиально расположенную в ней подвижную вдоль оси трубу 5 и механизм аккумулирования механической энергии, выполненный в виде установленных последовательно с возможностью осевого пе ремещения пар втулок, каждая пара из которых состоит из размещенной в неподвижной направляющей трубе 1 йнутренней втулки 6 и размещенной на неподвижной направляющей трубе 1 наружной втулки 7, подпружиненных встречно с помощью пружиь 8 и 9 в осевом направлении, цилиндричес

кие поверхности 10 и11 которых, обращенные одна к другой, выполнены ступенчатыми, и между ними размещены щариковые фиксаторы 12, входящие в сквозные отверстия 2 в неподвижной направляющей трубе. На противоположных торцах 13 и 14

втулок 7 и 8 каждой пары выполнены радиальные выступы 15 и 16, входящие в продольные пазы 3 и 4 неподвижной направляющей трубы 1. Радиальные выступы 15, размещенные в пазах 3, смещены в окружном направлении относительно выступов 16, размещенных в пазах 4, поэтому аккумулятор на фиг. 1 и 2 показан в разных плоскостях.

В радиальных выступах 15 и 16 втулок 6 и 7 выполнены отверстия 17 и 18 с осями, параллельными оси труб 1 и 5. Аккумулятор снабжен концевыми выключателями 19 и 20, расположенными противоположно один дру1;ому в отверстиях 17 и 18 выступов 16 и 15. Каждый выключатель состоит из щтоков 21 и 22, установленных соответственно в отверстиях 17 и 18 с возможностью осевого перемещения, щариковых фиксаторов 23 и 24, цилиндра 25 со смещенным } в окружном направлении продольными пазами 26 и 27, каждый из которых имеет выступ 28 и 29, взаимодействующий с щариковым фиксатором 24 и 23 соответствующего концевого выключателя, и упоров 30 и 31, закрепленных на неподвижной направляющей трубе, каждый из которых взаимодействует со штоком 21 и 22 соответствующего концевого выключателя. Штоки 21 и 22 подпружинены в направлении шариковых фиксаторов 23 и 24 с помощью пружин 32 и 33, упирающихся в пластины 34 и 35. Отверстия 36 предназначены для крепления принимающего механическое движение элемента, например зубчатой рейки и т.п. (не показана). Неподвижная направляющая труба 1 снабжена фланцем 37 с отверстиями 38, предназначенными для крепления аккумулятора к корпусу исполнительного механизма. Подвижная труба 5 снабжена фланцем 39 с отверстиями 40 для крепления элемента (зубчатой рейки и т.п.), передающего аккумулированную механическую энергию исполнительному механизму. Аккумулятор механической энергии работает следующим образом. Цилиндр 25 приводится в возвратно-поступательное движение непосредственно от руки или от другого источника механической энергии: При движении цилиндра 25 влево (поступательное движение) выступы 28 цилиндра 25 упираются в фиксаторы 24 и перемещают втулку 6 вл.евр, растягивая пружины 8. Втулка. 7 под действием усилия пружины 9 перемещается в том же направлении, закрывая собой размещенные в сквозных отверстиях 2 направляющей трубы 1 фиксаторы 12-на проточке меньшего размера втулки 6. В результате перемещения втулки 7 влево усилие пружин 9 ослабевает. При движении цилиндра 25 влево над фиксаторами 23, расположенными в отверстиях наружных радиальнь1х выступов 16 втулки 7, появляются пазы 27 (фиг. 2), в которые под действием пружин 32 штоками 21 выталкиваются фиксаторы 23 и закрепляются в этом положении щтоками 21. Одновременно с движением втулки 6 влево щтоки 22 концевых выключателей 20 приближаются к упорам 31, вдавливаются в отверстия 18 наружных радиальных выступов 15 втулки 6, сжимая пружины 33. Под фиксаторами 24 оказываются, проточки меньщих диаметров щтоков 22, и фиксаторы 24 опускаются в наружных радиальных выступах 15 втулки 6, освобождая движение цилиндра 25 для его воздействия на очередную последовательно расположенную втулку 6. Таким же образом движением цилиндра 25 влево перемещаются втулки 6 других пар, поочередно растягивая пружины 8 и фиксируя положение втулок 6 с растянутыми пружинами 8 фиксаторами 12 (условно изображены только две пары втулок). В результате перемещения втулок 6 происходит суммарное накопление усилия (потенциальной энергии) пружин 8 на подвижной трубе 5. Эти УСИЛИЯ воздействуют на подвижную трубу 5, перемещая ее влево, и через передающий механическое движение элемент (зубчатую рейку и т.п.), закрепленный на фланце 39 подвижной трубы 1, поступают на исполнительный механизм, (крутят вал или зубчатое колесо исполнительного механизма: потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию). Подвиж ная труба 5 сдвигается влево и усилие на пружинах 8 ослабевает. Таким образом, в результате движения цилиндра 25 влево подвижная труба 5, цилиндр 25, втулки 6 с наружными радиальными вь1ступами и расположенными в них концевыми выключателями, а также втулки 7 с наружными радиальными выступами и расположенными в них концевыми выключателями оказались перемещенными влево относительно неподвижной направляющей трубы 1, прикрепленной к исполнительному механизму через отверстия 38. При движении цилиндра 25 (см. фиг. 2) вправо (возвратное движение) цилиндр 25 выступами 29 упирается в фиксаторы 23 (расположенные в наружных радиальных выступах втулки 7), взаимодействующие с пазами 27 и перемещает втулку 7 вправо, растягивая пружины 9. Втулка 6 под действием усилия пружин 8 перемещается в том же направлении, закрывая собой фиксаторы 12 на проточке больщего размера втулки 7. В результате перемещения втулки 6 вправо усилие пружин 8 ослабевает. При движении цилиндра 25 вправо над фиксаторами 24 появляются пазы 26, в которые под действием пружин 33 штоками 22 выталкиваются фиксаторы 24 (фиг. 1). Одновременно с движением втулки 7 вправо щтоки 21 концевых выключателей 19 приближаются к упорам 30, вдавливаются в отверстия наружных радиальных выступов 16 втулки 7, сжимая пружины 32. Под фиксаторами 23 оказываются проточки щтоков 21 малого диаметра и фиксаторы 23 опускаются в отверстия наружных радиальных выступов 18 втулки 7, освобождая место для цилиндра 25 и его воздействия на очередную последовательно расположенную втулку 7. Таким же образом, при движении цилиндра 25 вправо перемещаются втулки 7 других пар, поочередно растягивая пружины 9 и фиксируя положение втулок 7 с растянутыми пружинами 9 фиксаторами 12. В результате перемещения втулок 7 происходит суммарное накопление усилия пружин 9 (потенциальной энергии) на подвижной трубе 5, которое через передающий механическое движение элемент (зубчатую рейку и т.п.), закрепленный на фланце 39 подвижной трубы 5, передается исполнительному механизму (крутит вал или зубчатое колесо исполнительного механизма; потенциальная энергия переходит в кинетическую).

Конструктивно возможно закрепление передающего механическое движение элемента и на противоположном торце подвижной трубы 5.

Подвижная труба 5 сдвигается вправо и усилие на пружинах 9 ослабевает.

В результате движения цилиндра 25 вправо (возвратное движение) подвижная труба 5, цилиндр 25, втулки 7 с наружными радиальными выступами 16 и расположенными в них концевыми выключателями 19, а также втулки 6 с наружными радиальными выступами 15 и с расположенными в них концевыми выключателями 20, оказываются перемещенными вправо относительно неподвижной направляющей трубы 1, т.е. детали аккумулятора возвращаются в исходное положение.

При последующих движениях цилиндра 25 влево-вправо (возвратно-поступательное движение), весь цикл работы аккумулятора механической энергии повторяется.

В предлагаемом аккумуляторе механической энергии усилие подпружинивания каждой из втулок выбирается несколько меньщим усилия,принимаемого от источника движения. Это обусловлено тем, что усилие источника движения должно обеспечивать перемещение этих втулок.

Так как аккумулятор основан на принципе суммирования усилий (энергий) пружин каждой парной втулк1Г, то, зная усилие, накапливаемое одной парной втулкой, не трудно определить нужное количество пар втулок для получения от аккумулятора энергии, необходимой исполнительному механизму.

В предлагаемом аккумуляторе выбор нужной втулки из каждой последовательно расположенной пары втулок и поочередность их перемещения происходят автоматически от перемещения цилиндра в прямолинейном возвратно-поступательном движении. Это возволяет уменьщить время передвижения втулок и аккумулировать энергию автоматически от любого источника механического движения.

Формула изобретения Аккумулятор механической энергии, содержащий неподвижную направляющую трубу со сквозными отверстиями и продольными пазами по окружности, коаксиально расположенную в ней подвижную вдоль оси трубу и механизм аккумулирования механической энергии, выполненный в виде установленных последовательно с возможностью осевого перемещения пар втулок, каждая пара из которых состоит из размещенной в неподвижной направляющей трубе внутренней втулки и размещенной на неподвижной направляющей трубе наружной втулки, подпружиненных встречно в осевом направлении, цилиндрические поверхности которых, обращенные одна к другой, выполнены ступенчатыми, и между ними размещены шариковые фиксаторы, входящие в сквозные отверстия в неподвижной направляющей трубе,. а на противоположных торцах втулок каждой пары вв1полнены радиальные выступы, входящие в сквозные продольные пазы неподвижной направляющей трубы, отличающийся тем, что, с целью уменьщения времени аккумулирования, в радиальных выступах втулок выполнены отверстия с осями, параллельными оси труб, аккумулятор снабжен концевыми выключателями, расположенными противоположно один другому в отверстиях выступов, а каждый выключатель состоит из щтока, установленного с возможностью осевого перемещения, щариковых фиксаторов, цилиндра со смещенными в окружном направлении продольными пйзами, каждый из которых имеет выступ, взаимодействующий с щариковым фиксатором соответствующего концевого выключателя, и упоров, закрепленных на неподвижной направляющей трубе, каждый из которых взаимодействует со щтоком соответствующего, концевого выключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 150338, кл. F 16 F 15/30, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2561135/25-27, кл. F 16 В 7/04, 1977 (прототип). , ffi гв 17 31 a 2 n 33 af 10 j«- 3z 19 Z3 /3 m) f 2.5 23 2.3 i1 30 2/ i7