Маховик переменного момента инерции

 

Сущность изобретения: устройство содержит вал, на котором жестко закреплен пустотелый барабан с камерой для жидкости. На нижнем конце вала жестко закреплен патрубок. Вся конструкция находится в корпусе - резервуаре, заполненном жидкостью не выше нижней кромки барабана. Внутри барабана выполнены радиальные перегородки. В патрубке размещен шнек, жестко связанный с патрубком и с валом. Верхняя кромка барабана имеет отверстия. Радиальная перегородка снабжена створками 10. Створки 10 имеют оси 11, на которых они вращаются. Оси снабжены пружинами. Один конец пружины закреплен за ось , а другой - за радиальную перегородку. Электромагнит с катушкой низкого напряжения снабжен сердечником, перемещающимся внутри катушки и снабженным пружиной. Электромагниты и пружины размещены на верхних и нижних кромках барабана на наружной их поверхности. На валу жестко закреплено контактное кольцо, изолированное от вала. С кольцом контактирует упругая пластина, посредством скользящего контакта подается низкое напряжение на катушки электромагнита. 4 ил.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, к инерционным аккумуляторам с маховиками с увеличенным диапазоном изменения момента инерции, например, в ветроэнергетических установках для облегчения пуска и в других механизмах для уменьшения пускового тока электродвигателя.

В технической литературе описан классический тип маховика, представляющего собой массивное колесо на оси. Недостатком монолитной конструкции является трудность осуществления пуска и торможения особенно при аварийной ситуации, в экстремальных условиях.

Известен маховик с переменным моментом инерции, содержащий соединенный с валом с возможностью совместного вращения с последним барабан с камерой для жидкости, внутри которой установлены радиальные перегородки и средство подачи жидкости в камеру (см. авт. св. СССР N 1615439, кл. F 03 C 3/00, 1989), обладающий малой массой покоя, что позволяет его легко запустить. По мере раскручивания его масса увеличивается за счет нагнетания жидкости в камеру при помощи шнека на валу маховика. Но этот маховик так же трудно остановить, как и монолитный металлический, что является его недостатком.

Цель изобретения - повышение безопасности работы маховика путем сокращения времени на торможение в экстремальных условиях.

Это достигается тем, что на радиальных перегородках установлены подпружиненные створки с возможностью вращения на осях и взаимодействия с управляемыми запорными устройствами, которые закреплены на торцевых поверхностях крышки и дна барабана.

На фиг. 1-4 изображено предложенное устройство.

Маховик с переменным моментом инерции (см. фиг. 1) содержит вал 1, на котором жестко закреплен пустотелый барабан 2 с камерой 3 для жидкости 4 (см. фиг. 2). На нижнем конце вала 1 жестко закреплен патрубок 5. Вся конструкция размещена в корпусе-резервуаре 6, заполненном жидкостью не выше нижней крышки барабана 2, внутри которого размещены радиальные перегородки 7. В патрубке 5 жестко закреплен шнек 8, жестко закрепленный на валу 1. Верхняя крышка барабана 2 снабжена отверстиями 9.

На фиг. 3 дано устройство механизма возврата: радиальные перегородки 7 снабжены створками 10. Створки 10 размещены с возможностью вращения на осях 11, которые снабжены пружинами 12. Один конец пружин 12 закреплен за ось 11, а другой конец - за радиальную перегородку 7.

На фиг. 4 дан механизм фиксации: электромагнит 13 с катушкой низкого напряжения 14 снабжен сердечником 15, перемещающимся внутри катушки 14, и пружиной 16. Электромагниты 13 и пружины 11 размещены на верхних и нижних крышках барабана 2 на наружной поверхности.

На валу 1 (см. фиг. 1) жестко закреплено контактное кольцо 17, изолированное от вала 1. С кольцом 17 контактирует упругая пластина 18, посредством скользящего контакта подается напряжение (низкое) на катушки 14 электромагнитов 13. При необходимости торможения в экстремальных условиях подают напряжение через скользящий контакт 18 на кольцо 17, от которого напряжение расходится на катушки 14 электромагнитов 13 (см. фиг. 1), которые срабатывают и втягивают сердечники 15 (см. фиг. 4). После этого включают торможение. При преждевременном торможении раскрученная маховиком жидкость, напирая на радиальные перегородки 7, которые состоят из створок 10, нажимающих на сердечники 15 (см. фиг. 2, 4), заклинят их и включение электромагнитов не сможет втянуть сердечники внутрь катушек 14. Створки 10 при включении электромагнитов 13 освобождаются от запоров-сердечников 15 и при торможении вала 1 под напором жидкости открываются, пропуская вращающуюся жидкость. Ввиду плохого сцепления жидкости со стенками барабана 2 запасенная жидкостью энергия не передается на вал 1. При торможении преодолевается только инерция вала со шнеком в патрубке, барабана 2 с перегородками-створками, масса которых вместе взятых намного меньше массы жидкости. Происходит как бы сброс массы с вала маховика, что позволяет намного сократить время торможения. Постепенно жидкость замедляет вращение в барабане 2 и останавливается. Пружины 11 (см. фиг. 3) возвращают в исходное положение створки 10, поворачивающиеся на осях 11, и радиальные перегородки обретают целостную структуру.

Сердечники 15 со стороны створок 10 имеют скос (см. фиг. 4). Это для того, чтобы в случае неподачи напряжения на электромагниты при выдвинутых сердечниках, можно было закрыть створки: маховик толкают в обратном направлении и створки, напирая на скосы сердечников, отжимают их и заводят на свои места, где фиксируются сердечниками. Механизмы запора необходимо ставить сверху и снизу, так как в противном случае (с одним верхним запором) при работе жидкость, напирающая на створки, неизбежно отожмет, отогнет незакрепленный край и будет прорываться в образовавшийся проем и работа маховика нарушится-снизится его эффективность. При остановке маховика подают напряжение на катушки 14 электромагнитов 13, сердечники 15 втягиваются, створки 10, вращаясь на осях 11, закрываются (см. фиг. 3 и 4). Выключают напряжение, электромагниты 13 отпускают сердечники 15 и они фиксируют створки 10: радиальные перегородки 7 становятся целыми. Жидкость из барабана 2 сливается самотеком в корпус-резервуар 6 по шнеку 8. Данная конструкция позволяет сократить время торможения маховика. (56) Авторское свидетельство СССР N 711312, кл. F 16 F 15/30, 1978.

Формула изобретения

МАХОВИК ПЕРЕМЕННОГО МОМЕНТА ИНЕРЦИИ, содержащий соединенный с валом с возможностью совместного вращения с последним барабан с камерой для жидкости, внутри которой установлены радиальные перегородки и средство подачи жидкости в камеру, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности работы маховика, путем сокращения времени на торможение в экстремальных условиях, на радиальных перегородках установлены подпружиненные створки с возможностью вращения на осях и взаимодействующими с управляемыми запорными устройствами, которые закреплены на торцевых верхней и нижней крышках барабана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2