устройство для преобразования колебательного движения в реверсивное вращательное

Формула изобретения

Устройство для преобразования колебательного движения в реверсивное вращательное, содержащее ведущее звено с постоянным магнитом, связанное с источником линейных механических колебаний, ведомое звено в виде жестко установленных на имеющей возможность вращения горизонтальной оси рабочих элементов, также снабженных постоянными магнитами, и синхронизирующий механизм, отличающееся тем, что ведомое звено погружено в резервуар с жидкостью, рабочие элементы представляют собой симметрично установленные на радиальных стержнях в перпендикулярной горизонтальной оси плоскости поплавки, каждый из которых выполнен в виде анероидной коробки, собранной из двух сферических хлопающих мембран и имеющей установленный на удаленной от горизонтальной оси поверхности постоянный магнит в виде аксиально намагниченного диска, а синхронизирующий механизм состоит из размещенного под резервуаром приспособления для установки с возможностью смещения в горизонтальной плоскости постоянного магнита ведущего звена и жестко установленного над резервуаром дополнительного постоянного магнита, обращенных к имеющим одинаковую ориентацию полюсов постоянным магнитам на поплавках соответственно разноименным и одноименным полюсами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве бесконтактных преобразователей различных видов движения друг в друга.

Известны устройства для преобразования колебательного движения в реверсивное вращательное, содержащие ведущее звено в виде штока, связанного с источником механических колебаний, ведомое звено в виде поворотного диска, установленного в опорах вращения, и механизм взаимодействия звеньев, состоящий из промежуточных дисков, упругих, фрикционннх и предварительно деформированных элементов (см. а.с. СССР №1296764, кл. F 16 Н 21/48, 1987 [1]; a.c. CCCP №1578400, кл. F 16 H 21/48, 1987) [2].

Недостатками известных устройств являются сложность конструкции, наличие непосредственного контакта между ведущим и ведомым звеньями и, как следствие, - низкие КПД, надежность, ограниченные функциональные возможности.

Известно также устройство для бесконтактного преобразования колебательного движения во вращательное, содержащее ротор с постоянными магнитами и взаимодействующее с ним звено также с постоянным магнитом, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения (см. а.с. СССР №667734, кл. F 16 Н 21/54, 1977) [3].

Недостатками данного устройства являются конструктивные и технологические сложности, а также ограниченные функциональные возможности вследствие очень жестких требований, предъявляемых к характеру преобразуемых колебаний по амплитуде и направлению действия.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для преобразования колебательного движения в реверсивное вращательное, содержащее ведущее звено с постоянными магнитами, связанное с источником линейных механических колебаний и выполненное в виде неполного витка спирали из постоянного магнита, намагниченного в направлении оси спирали, ведомое звено в виде жестко установленных на имеющей возможность вращения горизонтальной оси рабочих элементов, также снабженных постоянными магнитами, установленными соосно ведущему звену и образующими с последним клиновидный воздушный зазор, и синхронизирующий механизм (см. а.с. СССР №1588953, кл. F 16 Н 21/54, 1990) [4], принятое за прототип.

Недостатками известного устройства-прототипа являются значительная сложность конструкции, а главное - предельно ограниченные функциональные возможности. Последнее объясняется возможностью преобразования только колебаний с малыми амплитудами и строго заданиям направлением действия, значительными потерями мощности вследствие использования для процесса преобразования непосредственно анергии самих колебаний, а также энергетической нецелесообразностью использования данного устройства для получения из энергии паразитных колебаний объектов полезной энергии вращения ротора.

Сущность изобретения заключается в создании бесконтактных устройств для преобразования колебательного движения во вращательное, обеспечивающих создание однонаправленного вращающего момента, действующего на ротор, за счет использования сил магнитного взаимодействия с релейными элементами и выталкивающих сил жидкости.

Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для преобразования колебательного движения в реверсивное вращательное, содержащем ведущее звено с постоянным магнитом, связанное с источником линейных механических колебаний, ведомое звено в виде жестко установленных на имеющей возможность вращения горизонтальной оси рабочих элементов, также снабженных постоянными магнитами, и синхронизирующий механизм, согласно изобретению ведомое звено погружено в резервуар с жидкостью, рабочие элементы представляют собой симметрично установленные на радиальных стержнях в перпендикулярной горизонтальной оси плоскости поплавки, каждый из которых выполнен в виде анероидной коробки, собранной из двух сферических хлопающих мембран и имеющей установленный на удаленной от горизонтальной оси поверхности постоянный магнит в виде аксиально намагниченного диска, а синхронизирующий механизм состоит из размещенного под резервуаром приспособления для установки с возможностью смещения в горизонтальной плоскости постоянного магнита ведущего звена и жестко установленного над резервуаром дополнительного постоянного магнита, обращенных к имеющим одинаковую ориентацию полюсов постоянным магнитам на поплавках соответственно равноименным и одноименным полюсами.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид с поперечным разрезом.

Устройство для преобразования колебательного движения в реверсивное вращательное содержит ведущее звено в виде постоянного магнита 1, связанного с источником 2 линейных (вертикальных) механических колебаний, ведомое звено в виде жестко установленных на имеющей возможность вращения горизонтальной оси 3 рабочих элементов, также снабженных постоянными магнитами, и синхронизирующий механизм. При этом ведомое звено погружено в неподвижный немагнитный резервуар 4 с жидкостью 5, рабочие элементы представляют собой симметрично установленные на радиальных стержнях 6 в перпендикулярной горизонтальной оси 3 плоскости поплавки 7, каждый из которых выполнен в виде анероидной коробки с вакуумом во внутренней полости, со бранно и их двух сферических хлопающих мембран с жесткими центрами 8 и перпендикулярной горизонтальной оси 3 продольной осью, имеющей установленный на жестком центре 8 удаленной от горизонтальной оси 3 поверхности постоянный магнит 9 в виде аксиально намагниченного диска, а синхронизирующий механизм состоит из размещенного под резервуаром 4 приспособления 10 для установки с возможностью регулировочного смещения c фиксацией в горизонтальной плоскости постоянного магнита 1 ведущего звена и жестко установленного над резервуаром 4 дополнительного постоянного магнита 2, причем постоянные магниты 1 и 2 обращены к имеющим одинаковую ориентации полюсов постоянным магнитам 9 на поплавках 7 соответственно разноименном и одноименным полюсами.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Пусть в исходном состоянии постоянный магнит 1 с помощью приспособления 10, установленного на источнике 2 вертикальных колебаний, смещен вправо от вертикали, проходящей через ось вращения 3 ведомого звена, а все поплавки 7 (анероидные коробки) находятся в сжатом плоском состоянии. Постоянный магнит 1 удален в вертикальном направлении от поплавков 7 (степень исходного удаления в зависимости от амплитуды линейных колебаний, силы магнитного взаимодействия и т.п. можно регулировать - на чертеже механизм регулировки не показан) и ведомое звено находится в покое. При возникновении вертикальных колебаний источника 2 постоянный магнит 1 приближается снизу к расположенному правее вертикальной оси поплавку 7, за счет сил магнитного притяжения обращенных друг к другу равноименными полюсами постоянных магнитов 1 и 9 хлопающие мембраны указанной выше анероидной коробки сработают скачком на выпучивание, также скачком увеличивается выталкивающая сила жидкости, действующая на правую на чертеже часть ведомого звена. Поэтому, когда в последующий полупериод вертикальных колебаний источника 2 магнит 1 уходит вниз, ведомое звено с поплавками 7 начинает вращение против часовой стрелки на чертеже. В один из следующих полупериодов колебаний источника 2 постоянный магнит 1 приблизится к следующему по ходу поплавку 7, занявшему место ушедшего вверх предыдущего (естественно, частота колебаний источника 2 выше угловой скорости вращения ведомого звена), он также хлопком раздувается, увеличивая вращающий момент ведомого звена. Таким образом все поплавки 7 справа от вертикальной оси примут выпуклое состояние. Как только первый из раздутых поплавков 7 достигнет верхней точки, за счет взаимодействия друг с другом постоянных магнитов 9 и 2, обращенных друг к другу одноименными полюсами (сил магнитного отталкивания), анероидная коробка хлопнет в обратную сторону на сжатие и так далее. Таким образом, при колебаниях источника 2 ведомое звено с поплавками 7 будет непрерывно вращаться в направлении против хода часовой стрелки. Для обеспечения реверса магнит 1 в исходном состоянии с помощью приспособления 10 должен быть смещен влево от вертикальной оси симметрии устройства.

Очевидно, что предлагаемое устройство мало критично к амплитуде и направлению преобразуемых во вращение линейных колебаний, необходимый характер срабатывания анероидных коробок при изменении характера колебаний достигается исходной регулировкой. Если в известных устройствах при подобных преобразованиях происходит значительная потеря энергии, так как на работу механизма преобразования расходуется энергия колебаний, то в предлагаемом устройстве вращение ведомого звена практически осуществляется за счет выталкивающих сил жидкости. Энергия же линейных колебаний уходит только на синхронизацию процесса вращения, а именно на срабатывание анероидных коробок в заданном положении. За счет данного достоинства предлагаемое устройство может быть использовано в качестве генератора для получения энергии вращения от паразитных случайных линейных колебаний.