CZ9904624A3 - Multiplikátor otáček - Google Patents

Description

Multiplikátor otáček

Oblast techniky

Vynález se týká multiplikátoru otáček.

Dosavadní stav techniky

Existuje celá řada známých zařízení, používaných pro změnu otáček, která pracují na principu ozubených, třecích a jiných převodů. Vedle stálých převodů jsou známy i převody měnitelné a to jak plynule měnitelné, tak i stupňovitě měnitelné.

Z mezinárodní přihlášky PCT/CZ97/00034 je známý odvalovací tekutinový stroj, který sestává ze zásobníku tekutiny, opatřeného přítokem a nejméně jednou výstupní tryskou, přičemž v oblasti výstupní trysky je na přidržovacím zařízení uložen nejméně jeden odvalovací rotor, tvořený tělesem rotačního tvaru.

Z další mezinárodní přihlášky PCT/CZ99/00027 je známo zařízení pro změnu otáček, které sestává ze statoru, jehož vnitřní průměr se ve směru podélné osy zmenšuje a ve statoru je uložen odvalovací hlavní satelit, který dosedá na vnitřní stěnu statoru přičemž hlavní satelit a/nebo stator je uložen přestavitelné ve směru podélné osy.

Cílem technického řešení je využití úhlového vychýlení hřídele rotoru odvalovacího tekutinového stroje anebo hřídele satelitu zařízení pro změnu otáček, jež má podobu kuželovitého pohybu, tedy precese, pro další změnu otáček.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle se dosahuje multiplikátorem otáček podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze zdroje precesního pohybu, ze kterého vyčnívá tuhá precesní hřídel, která na svém konci nese první třecí plochu, na kterou dosedá druhá • · • · třecí plocha, přičemž osa precesní hřídele je v klidovém stavu souosá s vertikální osou druhé třecí plochy.

Multiplikátor otáček podle vynálezu umožňuje násobit vstupní otáčky pomocí jednoduchého zařízení, které pracuje na zcela novém a doposud nezveřejněném principu.

Podle výhodného provedení sestává zdroj precesního pohybu ze zásobníku tekutiny s rotační vnitřní stěnou, který je opatřen přítokem tekutiny a nejméně jedním odtokem. V podélné ose zásobníku je otočně a výkyvně uložena precesní hřídel, jejíž konec v zásobníku tekutiny nese odvalovací rotor a opačný konec nese první třecí plochu, na kterou dosedá druhá třecí plocha.

Pro usnadnění přenosu výstupních otáček je výhodné, když je k druhé třecí ploše připojena výstupní hřídel.

Podle výhodného provedení má jedna z třecích ploch konvexní tvar, přičemž druhá z třecích ploch má konkávní tvar.

Podle dalšího výhodného provedení má první třecí plocha tvar mezikruží a druhá třecí plocha má konvexní tvar, případně je druhá třecí plocha tvořena částí povrchu koule.

Podle jiného výhodného provedení nese druhá třecí plocha vířivé plochy.

Pro zlepšení průtoku a tím i funkce multiplikátoru otáček je výhodné, když je odtok tvořen kanálem, který má alespoň jeden vstupní otvor, uspořádaný uvnitř zásobníku tekutiny a alespoň jeden výstupní otvor, uspořádaný mimo zásobník tekutiny.

Zmíněný kanál může být alespoň částečně veden uvnitř precesní hřídele.

• · • «

Podle dalšího výhodného provedení má kanál výstupní otvor uspořádaný osově na konci precesní hřídele a/nebo má výstupní otvor uspořádaný na precesní hřídeli bočně v oblasti mezi první třecí plochu a druhou třecí plochou. Druhá třecí plocha může být vytvořena na kouli, která je volně nasunuta na precesní hřídeli. Koule může nést na bocích vířivé plochy.

Pro větší variabilitu změny otáček je výhodné, když je odvalovací rotor uložen axiálně přestavitelně a rotační vnitřní stěna zásobníku tekutiny nebo rotační vnitřní stěna skříně má konický tvar.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen s odkazy na výkresy, na kterých obr. 1 až 3 znázorňují tři příklady provedení multiplikátoru otáček podle vynálezu a to s různým provedením třecích ploch.

Příklady provedení vynálezu

Multiplikátor otáček podle obr. 1 sestává ze zdroje 1 precesního pohybu, který je tvořen odvalovacím tekutinovým strojem, známým například z mezinárodní přihlášky PCT/CZ97/00034. Zdroj 1 precesního pohybu má zásobník 5 tekutiny s rotační vnitřní stěnou konického tvaru, který je v dolní části opatřen schematicky znázorněným přítokem £ tekutiny a v horním víku má odtok 7, tvořený soustavu výstupních trysek, soustředně uspořádaných kolem závěsného kloubu 13. V horním víku zásobníku 5 tekutiny je otočně a současně i výkyvné uložena precesní hřídel 2. Označení „precesní hřídel“ je použito proto, aby bylo zdůrazněno, že tato hřídel koná precesní pohyb, sestávající z rotace hřídele kolem vlastní osy a současného opisování pláště myšleného kuželu. Jeden konec precesní hřídele 2, a to konec uspořádaný v zásobníku 5 tekutiny, nese odvalovací rotor 8 a opačný konec precesní hřídele 2 nese první třecí plochu 3, která má u tohoto příkladu provedení konkávní tvar. Na první třecí plochu 2 dosedá druhá třecí plocha 4, která má konvexní tvar a nese • · výstupní hřídel 12. Druhá třecí plocha 4 je na první třecí plochu 3 přitlačována buď pouze vlastní tíží druhé třecí plochy 4 s výstupní hřídelí 12, nebo neznázorněným přitlačovacím zařízením. Odvalovací rotor 8 má tvar duté polokoule, obrácené otevřenou stranou proti směru proudění. Pokud zásobníkem 5 tekutiny neprotéká tlaková tekutina, je precesní hřídel 2 v klidovém stavu a její osa je souosá s vertikální osou druhé třecí plochy 4 a s výstupní hřídelí 12.

Po přivedení tlakové tekutiny, kterou může být jak kapalina, tak i plyn, se odvalovací rotor 8 začne odvalovat po vnitřní stěně zásobníku 5 tekutiny. Mechanizmus vzniku krouživého odvalovacího pohybu odvalovacího rotoru 8 je podrobně popsán ve zmíněné mezinárodní přihlášce PCT/CZ97/00034 a nebude proto již opakován. Pouze je třeba zdůraznit, že při odvalování nedochází k podstatnému prokluzu mezi odvalovacím rotorem £ a vnitřní stěnou zásobníku 5 tekutiny. Výsledkem odvalování odvalovacího rotoru 8 je precesní pohyb precesní hřídele 2 a tím i precesní pohyb konkávní první třecí plochy 3. Druhá třecí plocha 4 kopíruje precesní pohyb první třecí plochy 3, přičemž otáčky výstupní hřídele 12 jsou větší než otáčky precesní hřídele 2.

Vzájemný přítlak první třecí plochy 3 a druhé třecí plochy 4 je takový, aby umožňoval při precesním pohybu přenos kroutícího momentu třením v bodě jejich dotyku. Výstupní hřídel 12 se pak otáčí rychlostí, která je výsledkem rychlosti precese, tedy rychlosti oběhu odvalovacího rotoru 8 v zásobníku 5 tekutiny a rychlosti otáčení precesní hřídele 2, tedy poměru mezi průměrem odvalovacího rotoru £ a vnitřní stěny zásobníku 5 tekutiny v bodě jejich dotyku. Zmenšováním rozdílu mezi průměrem odvalovacího rotoru 8 a vnitřní stěny zásobníku 5 tekutiny v bodě jejich dotyku se dosahuje vyšší počet odvalení na jedno otočení odvalovacího rotoru 8, což má za následek pomalejší otáčení precesní hřídele 2 a naopak.

Měřením bylo zjištěno, že při průměru odvalovacího rotoru § o hodnotě 37,0 mm, který se odvaluje na průměru 38,3 mm vnitřní stěny zásobníku 5 tekutiny se přiváděním vody o tlaku 7,0 kPa precesní hřídel 2 otáčí rychlostí 30 ot/min. Konkávní první třecí plocha 3 s poloměrem zaoblení R=5 mm má největší radiální průměr 8 mm • · a konvexní druhá třecí plocha 4 má poloměrem zaoblení R=15 mm a největší radiální průměr 15 mm. V důsledku kombinace otáček a precesního pohybu precesní hřídele dochází k multiplikaci otáček, takže výstupní hřídel 12 se otáčí rychlostí 130 ot/min.

Na obr. 2 je další příklad provedení multiplikátoru otáček podle vynálezu. V tomto případě se jedná o pokojový zvlhčovač vzduchu, u kterého má volně položená koule 9 větší otáčky než precesní hřídel 2 a slouží k jednoduché signalizaci funkce zvlhčovače. Na bocích koule 9 jsou pevně připojeny vířivé plochy 20. které jsou v tomto provedení zakřiveny jako listy vrtule. Zdrojem 1 precesního pohybu je stejně jako u provedení podle obr. 1 odvalovací tekutinový stroj, známý z mezinárodní přihlášky PCT/CZ97/00034. Sestává opět ze zásobníku 5 tekutiny s rotační vnitřní plochou konického tvaru a přítokem 6 tekutiny. V horním víku má odtok 7, tvořený soustavou otvorů. Precesní hřídel 2 prochází středovým otvorem v horním víku a opírá se o osazení 11. S opačné strany horního víka je precesní hřídel 2 zajištěna proti vypadnutí nástavcem 10, na jehož horní straně je vytvořena první třecí plocha 3 ve tvaru mezikruží. Precesní hřídel 2 je tudíž opět uložena otočně a současně i výkyvné. Stejně jako u provedení podle obr 1 má odvalovací rotor 8 tvar duté polokoule, obrácené otevřenou stranou proti směru proudění. Na první třecí plochu 3 dosedá druhá třecí plocha 4, která je tvořena částí povrchu koule 9, která je na první třecí plochu 3 přitlačována pouze vlastní tíží.

Funkce je obdobná jako u provedení podle obr. 1. Po přivedení tlakové vody se odvalovací rotor 8 začne odvalovat po vnitřní stěně zásobníku 8 tekutiny. Voda, odcházející ze zásobníku 5 tekutiny soustavou otvorů odtoku 7, zvlhčuje vzduch v místnosti a po vnějším plášti zásobníku 8 tekutiny odtéká do neznázorněné nádrže pod zásobníkem 5 tekutiny. Výsledkem odvalování odvalovacího rotoru 8 je precesní pohyb precesní hřídele 2 a tím i precesní pohyb konkávní první třecí plochy 3. Koule S se odvaluje po první třecí ploše 3, přičemž otáčky koule 9 jsou větší než otáčky precesní hřídele 2. Vířivé plochy 2£), zakřivené jako listy vrtule, jsou pevně spojeny s koulí 9 a proto se otáčí se stejnými otáčkami. Tím způsobují víření vzduchu a napomáhají tak odpařování kapaliny, vystupující ze zásobníku 5, což je zvlášť • « • · výhodné, jsou-li v cirkulující kapalině obsaženy aromatické, případně i léčivé esence, používané například při léčbě astmatiků.

Další příklad použití multiplikátoru otáček podle vynálezu při konstrukci pokojového zvlhčovače vzduchu je znázorněn na obr. 3. Toto provedení má ve srovnání s provedením podle obr. 2 několik odlišností. Odtok 7 není tvořen soustavou otvorů, nýbrž kanálem 23, vytvořeným v horním konci precesní hřídele 2. Kanál 23 má bočně orientovaný vstupní otvor 21, uspořádaný uvnitř zásobníku 5 tekutiny. Dále má tři výstupní otvory 22, které vyúsťují z precesní hřídele 2 v oblasti, která leží mimo zásobník 5 tekutiny. První výstupní otvor 22 je orientován osově na konci precesní hřídele 2, druhý výstupní otvor 22 vyúsťuje z precesní hřídele 2 bočně v oblasti mezi první třecí plochu 3 a druhou třecí plochou 4 a třetí výstupní otvor 22 vyúsťuje z precesní hřídele 2 bočně v oblasti mezi první třecí plochu 3 a víkem zásobníku 5.

Druhá třecí plocha 4 je tvořena spodní částí koule 9. Koule £ má průchozí otvor 24, kterým je volně nasunuta na precesní hřídel 2 a nese na bocích vířivé plochy 20 ve tvaru listů vrtule.

Funkce zařízení je analogická jako u provedení z obr. 2. Rozdíl je v podstatě pouze v provedení odtoku 7 a tudíž i ve směrování kapaliny, vystupující ze zásobníku 5. U provedení z obr. 3 vystupuje část kapaliny ze zásobníku 5 prvním výstupním otvorem 22 na konci precesní hřídele 2 a je rozstřikována tlakem a v důsledku jejího precesního pohybu. To společně se zvýšenými otáčkami vířivých ploch 20 podporuje u pokojového zvlhčovače vzduchu míšení kapiček vystupující kapaliny se vzduchem. Další část kapaliny vystupuje ze zásobníku 5 druhým výstupním otvorem 22 do oblasti mezi první třecí plochou 3 a druhou třecí plochou 4 a tím zlepšuje jejich vzájemný pohyb. Zbývající část kapaliny vystupuje ze zásobníku 5 třetím výstupním otvorem 22 mezi první třecí plochu £ a víkem zásobníku 5.

Při konstrukci multiplikátoru otáček podle vynálezu lze samozřejmě využít jakýkoliv zdroj 1 precesního pohybu a nikoliv pouze odvalovací tekutinový stroj, znázorněný u • · · · příkladů provedení podle obr. 1 až 3. Tento odvalovací tekutinový stroj může být nahrazen jakýmkoliv vhodným motorem, jehož výstupní hřídel koná precesní pohyb.

Odvalovací rotor 8 může mít libovolný rotační tvar. Stejně tak není podstatné, která z dosedacích ploch 3, 4 má konvexní tvar a která konkávní. Dosedací plochy 3, 4 mohou mít i jiný vhodný tvar, například mezikruží - konvexní plocha.

Zásobníky 5 tekutiny u provedení podle obr. 1 až 3 mají rotační vnitřní stěnu konického tvaru. Posouváním odvalovacího rotoru 8 ve směru podélné osy lze měnit charakter precesního pohybu a tím ovlivňovat výstupní otáčky.

Závěrem je nutno zdůraznit, že multiplikátor otáček podle vynálezu je možno použít všude tam, kde je potřeba násobit základní otáčky.

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Multiplikátor otáček, vyznačující se tím, že sestává ze zdroje (1) precesního pohybu, ze kterého vyčnívá tuhá precesní hřídel (2), která na svém konci nese první třecí plochu (3), na kterou dosedá druhá třecí plocha (4), přičemž osa precesní hřídele (2) je v klidovém stavu souosá s vertikální osou druhé třecí plochy (4).
2. 2. Multiplikátor otáček podle nároku 1, vyznačující se tím, že zdroj (1) precesního pohybu sestává ze zásobníku (5) tekutiny s rotační vnitřní stěnou, který je opatřen přítokem (6) tekutiny a nejméně jedním odtokem (7), a v podélné ose zásobníku (5) je otočně a výkyvné uložena precesní hřídel (2), jejíž konec v zásobníku (5) tekutiny nese odvalovací rotor (8) a opačný konec nese první třecí plochu (3), na kterou dosedá druhá třecí plocha (4).
3. 3. Multiplikátor otáček podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že k druhé třecí ploše (4) je připojena výstupní hřídel (12).
4. 4. Multiplikátor otáček podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že jedna z třecích ploch (3, 4) má konvexní tvar, přičemž druhá z třecích ploch (3, 4) má konkávní tvar.
5. 5. Multiplikátor otáček podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že první třecí plocha (3) má tvar mezikruží a druhá třecí plocha (4) má konvexní tvar.
6. 6. Multiplikátor otáček podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že druhá třecí plocha (4) je tvořena částí povrchu koule (9).
7. 7. Multiplikátor otáček podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že druhá třecí plocha (4) nese vířivé plochy (20).
8. 8. Multiplikátor otáček podle některého z nároků 2 až 7, vyznačující se tím, že odtok (7) je tvořen kanálem (23), který má alespoň jeden vstupní otvor (21), uspořádaný uvnitř zásobníku (5) tekutiny a alespoň jeden výstupní otvor (22), uspořádaný mimo zásobník (5) tekutiny.
9. 9. Multiplikátor otáček podle nároku 8, vyznačující se tím, že kanál (23) je alespoň částečně veden uvnitř precesní hřídele (2).
10. 10. Multiplikátor otáček podle nároku 9, vyznačující se tím, že kanál (23) má výstupní otvor (22) uspořádaný osově na konci precesní hřídele (2) a/nebo má výstupní otvor (22) uspořádaný na precesní hřídeli (2) bočně v oblasti mezi první třecí plochu (3) a druhou třecí plochou (4), přičemž druhá třecí plocha (4) je vytvořena na kouli (9), která je volně nasunuta na precesní hřídeli (2) a koule (9) nese na bocích vířivé plochy (20).
11. 11. Multiplikátor otáček podle některého z nároků 2 až 10, vyznačující se tím, že odvalovací rotor (8) je uložen axiálně přestavitelné a rotační vnitřní stěna zásobníku (5) tekutiny má konický tvar.