ЛЕНТОЧНЫЙ МАХОВИК

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в области энергетики.
Из уровня техники известен маховик, навитый из высокопрочной ленты со склепкой витков на упруго податливый центр. Последний (внешний) виток ленты с предыдущим склепкой и выполнен ослабленным, например, с отверстиями. Это сделано для того, чтобы при превышении скорости вращения маховика разорвался бы именно этот последний виток и трением о корпус маховика изнутри остановил бы маховик без образования опасных осколков. Разумеется, вращение маховика должно быть в направлении навивки ленты (а.с. СССР №200359, 1966). Известная конструкция не исключает отрыв конца ленты от остальной части маховика, особенно при малых частотах его вращения.
Однако, этому аналогу присущ недостаток, заключающийся в том, что незакрепленный (не приклеенный) конец ленты легко отрывается от остальной навивки, т.к. клей слабо сопротивляется отрыву.
Известно также устройство маховика, у которого последний навитый слой ленты выполнен в виде ряда последовательно расположенных по ширине витков узкого конца ленты, который вырезан из основного полотна ленты, окончание которого размещено между последним витком основного полотна ленты и рядом витков узкого конца ленты (а.с. СССР №353086, 1970). В этом случае разрыв витков витого обода может начаться с внутренних витков, что приведет к опасному разрушению всего обода, а не одного наружного витка. Этому будет способствовать и давление упругоподатливого центра на внутренние витки навивки. К недостаткам можно также отнести то, что полоска ленты, нарезанная зигзагообразно менее прочна, чем прямая; резкий переход от полной широкой ленты к узкой полосе также снижает прочность ленты; ширина полоски, составляющая точно 10% от полной ширины ленты уместна только в каком-то частном случае соотношения ширины ленты и диаметра маховика.
Задачей полезной модели является создание витого ленточного маховика, обеспечивающего достаточную надежность закрепления последнего витка ленты при гарантированном ослаблении его прочности на разрыв, обеспечивающим безопасный выход из строя маховика при превышении расчетной безопасной его частоты вращения.
Эта задача решается тем, что предложенный ленточный маховик, навитый из металлической высокопрочной ленты на упругий центр со склейкой, где узкий конец ленты размещен между двумя последними витками ленты полной ширины, характеризующийся тем, что конец ленты выполнен плавно сужающимся с одного конца ленты до постоянной ширины, причем длина упомянутого участка ленты постоянной ширины выполнена большей, чем длина окружности внешнего диаметра маховика, умноженная на отношение ширины основной ленты и суженного участка постоянной ширины, причем виток ленты, предшествующий плавно сужающемуся концу, навит на предыдущие витки с высокоэластичным слоем клея между ними.
Возможны и другие варианты выполнения полезной модели, согласно которым необходимо, чтобы:
- плавное сужение ширины ленты от ее полного значения до значения суженного конца постоянной ширины выполнено на длине не менее одного внешнего витка;
- ширина суженного конца ленты постоянной ширины составляет от 5% до 20% ширины основной ленты;
- виток суженной части ленты размещен под всеми последними внешними ее витками на длине не менее полной длины внешней окружности маховика;
- плавно сужающаяся часть ленты на ее конце выполнена отделенной от узкой части постоянной ширины надрезом длинной не более ширины основной части ленты, а внешняя кромка сужающейся части выполнена заостренной с ее внешней стороны.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, в частности повышение эксплуатации маховика.
Устройство представлено на чертежах, где:
на фиг.1 изображен вид сбоку на маховик;
на фиг.2 - развертка внешней цилиндрической поверхности маховика;
на фиг.3 - вид на развернутый конец ленты, начиная с сужения основной ее ширины.
Полезная модель «Ленточный маховик», поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.
Согласно полезной модели «Ленточный маховик» (фиг.1, 2, 3, где R - внешний радиус маховика, r - радиус упругого центра), навиваемая лента 1 полной ширины переходным участком 2 сужается до узкого конца 3 и этот узкий конец 3 продолжает навивку ленты на предыдущие витка широкой ленты до последнего витка 4, который своим концом 5 вставлен между последним витком широкой ленты 1 и витками узкого конца ленты 3 на клею. Вставка 5 этого конца ленты может производится различными способами, в частности при навивке узкого конца 3 несколькими последовательными по ширине витками, под них подкладывается вспомогательный отрезок узкой ленты, а после навивки к нему приклеивается конец ленты 5, и затем за вспомогательный конец протягивался под витками узкого конца 3, затягивался там со склейкой, а свободный конец 6, торчащий из-под внешней навивки, отрезался. Для более прочной склейки, плавно сужающаяся часть ленты 2 на ее конце выполнена отдельной от узкой части 3 надрезом 7, длинной не более ширины основной части ленты 1, а внешняя кромка сужающейся части проходного участка 2 выполнена заостренной. Отметим, что виток ленты, предшествующий плавно сужающемуся концу, навит на предыдущие (внутренние) витки с высокоэластичным слоем клея между ними. Это может быть достаточно толстый с толщиной, близкой к толщине ленты, например, 0,1 мм, слой клея или герметика на каучуковой основе. Такой высокоэластичный слой практически изолирует внешние два-три витка ленты …от воздействия менее напряженных внутренних витков ленты, и эти внешние витки напряжены максимально.
Устройство работает следующим образом.
При вращении маховика внешние витки узкого конца 3 ленты из-за того, что лежащий над ними виток склеен с внутренними витками ленты высокоэластичным слоем клея, напряжены существенно меньше внутренних витков из-за большого диаметра, а также из-за дополнительного давления на них подложенного под них конца 5. Они разрываются раньше других витков при недозволенно высокой частоте вращения маховика, отходят от основной навивки, прижимаются к внутренней цилиндрической поверхности корпуса (он на чертежах не показан) и тормозят моховик, постоянно истираясь. При этом, не разрушается даже весьма тонкая стенка (около 1,5 мм толщиной), о которую трется лента, это было показано автором при разрушении ленточных маховиков по а.с. СССР №353086 на разгонных стендах ЦНИИТМАШ. Предлагаемая конструкция, где надежность и безопасность ленточного маховика повышены, разрыв ленты будет носить более детерминированный и предсказуемый характер, а также разрыв ленты будет происходить при больших окружных скоростях маховика при той же прочности ленты.
Полезная модель соответствует критерию "промышленная применимость", поскольку осуществимо с помощью известных материалов, средств производства и технологий.