колесо для отбора мощности

Формула изобретения

Колесо для отбора мощности, содержащее установленные на оси вал отбора мощности с ротором генератора, крыльчаткой, ступицу с размещенными на ней статором генератора, крыльчаткой, ступицу с размещенными на ней статором генератора, шиной с камерой, разделенной по крайней мере на две секции, каждая из которых имеет впускной и выпускной каналы с регулируемыми клапанами прямого и обратного действия с возвратными пружинами сжатия, отличающееся тем, что на валу отбора мощности соосно с генератором установлены индуктор электромагнита, обмотка которого включена последовательно в цепь нагрузки генератора, и контактные кольца, с которыми связаны контактные щетки, установленные на оси, связывающие генератор с внешним потребителем, а на ступице установлены якорь электромагнита с пружиной обратного хода с возможностью коаксиального перемещения в сторону уменьшения зазора с индуктором, упор для регулирования зазора и винт для задания начальной жесткости пружины и величины зазора, а выпускные клапаны посредством возвратных пружин установлены на якоре электромагнита.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аппаратостроению, в частности к регуляторам отбора мощности от колеса.

Известно колесо для отбора мощности, входящее в конструкцию аппарата для обследования трубопроводов [1]. Колесо для отбора мощности содержит генератор, установленный на оси колеса, вырабатывающий при вращении колеса электроэнергию.

Известно также колесо транспортного средства [2], содержащее установленную на оси ступицу с размещенной на ней шиной с камерой, которая разделена по крайней мере на две секции, каждая из которых имеет впускной канал. В корпусе колеса размещен ротор генератора, а сам корпус остается статором. При этом в каждом канале каждой секции камеры размещены по одному клапану прямого и обратного действия, а каналы соединены с внутренней полостью корпуса.

Недостатком устройств [1] и [2] является отсутствие конструктивных элементов, обеспечивающих стабилизацию напряжения при изменении нагрузки генератора. Устройство [2] является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому колесу для отбора мощности и выбрано за прототип.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности генератора, сохранение номинального значения КПД и повышение качества энергии при изменении электрической нагрузки генератора, за счет стабилизации генерируемого напряжения.

Задача достигается тем, что в колесо для отбора мощности, содержащее установленные на оси вал отбора мощности с ротором генератора, крыльчаткой, ступицу с размещенными на ней статором генератора, шиной с камерой, разделенной по крайней мере на две секции, каждая из которых имеет впускной и выпускной каналы с регулируемыми клапанами прямого и обратного действия с возвратными пружинами сжатия. В отличие от прототипа на валу отбора мощности соосно с генератором установлен индуктор электромагнита, обмотка которого включена последовательно в цепь нагрузки генератора, и контактные кольца, с которыми связаны контактные щетки, установленные на оси, связывающие генератор с внешним потребителем, на ступице установлены якорь электромагнита с пружиной обратного хода с возможностью аксиального перемещения в сторону уменьшения зазора с индуктором. Упор для регулирования зазора и винт для задания начальной жесткости пружины, а выпускные клапаны посредством возвратных пружин установлены на якоре электромагнита.

На чертеже изображено колесо для отбора мощности.

Камера колеса для отбора мощности разделена герметичными перегородками на две секции 1 и 2. Каждая секция имеет два трубопровода 3 и 4, в одном из которых установлен впускной клапан 5, а в другом - выпускной клапан 6. Трубопроводы 4 с впускными клапанами 5 располагаются по одну сторону камеры. Трубопроводы 3 с выпускными клапанами 6 соответственно по другую сторону от вертикальной плоскости симметрии камеры. Каждая группа трубопроводов связана со ступицей 7 таким образом, что образовался канал, пропускающий поток воздуха из одной секции в другую только в одном направлении. Ступица 7 установлена на валу 8 посредством подшипников 9 и имеет на внутренней стороне постоянные магниты 10. Ступица 7 выполняет роль статора генератора электрического тока, ротор которого установлен на валу отбора мощности 11. Ротор 12 выполнен с крыльчаткой 13, которая устанавливается с таким расчетом, чтобы поток воздуха, проходивший через нее из секции 2 в секцию 1, мог заставить вращаться ротор в направлении, противоположном направлению вращения колеса. Таким образом, разнонаправленность вращения ротора и статора (ступица 7) обеспечит увеличение потока электроиндукции при движении колеса. Клапаны 5 и 6 снабжены возвратными пружинами 14 и 15. На валу 11 соосно с ротором генератора 12 установлены индуктор электромагнита 16 и контактные кольца 17, с которыми связаны контактные щетки 16, установленные на оси 8. На ступице 7 установлены якорь электромагнита 19 с пружиной обратного хода 20 с возможностью аксиального перемещения в сторону уменьшения зазора с индуктором 16, упор 21 для регулирования зазора, винт 22 для задания начальной жесткости пружины и величины зазора.

Принцип работы устройства состоит в том, что транспортное средство под действием силы тяжести давит на ту секцию, которая в данный момент времени взаимодействует с поверхностью земли. В результате этого деформируются данная секция и прежний ее объем, а следовательно и объем воздуха в ней уменьшается посредством выталкивания порции воздуха из деформированной (рабочей в данный момент) секции в недеформированую, проходя через ступицу 7. При этом создается вращающий момент ротора от взаимодействия воздуха с крыльчаткой 13. В этот момент вращение колеса увлекает статор генератора (корпус), который имеет жесткую связь с самим колесом, в направлении, противоположном направлению вращения ротора генератора, тем самым создается поток индукции и генерируется электроток. При вращении колеса процесс деформации каждой секции периодически возобновляется, что создает непрерывный поток воздуха в ступице 7. Индуктор электромагнита 16, включен последовательно в цепь нагрузки генератора. При увеличении нагрузки напряжение генератора падает, якорь электромагнита 19 притягивается к индуктору электромагнита 16 тем самым ослабляя жесткость возвратной пружины 14 клапана 6, закрепленной на якоре электромагнита 19. При этом из рабочей секции воздух будет выходить с большей легкостью, что уменьшит давление в рабочей секции, что в свею очередь уменьшит радиус колеса. Это приведет к увеличению частоты вращения колеса и, следовательно, к увеличению напряжения генератора. Таким образом происходит стабилизация генерируемого напряжения.