CN110282108A - 一种三角转子的喷水推进装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种三角转子的喷水推进装置，包括壳体、三角转子主体、主动齿轮、从动齿轮，三角转子主体设置在壳体里，三角转子主体的三个角与壳体的内壁相接触，从动齿轮设置在三角转子主体里并与三角转子主体相固定，从动齿轮的齿位于其内壁，主动齿轮固定在传动轴上，主动齿轮的齿位于其外壁上，主动齿轮与从动齿轮啮合，壳体的下端一侧分别设置进水口和出水口，滤清器连接进水口，出水口连接喷管，喷管与转向装置固连，喷口通过轴承连接转向装置。本发明能够通过电能‑机械能一次能量转换过程实现水流的加压，有效减少能量损失，提高推进效率，节约主机能量输出。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种船舶装置，具体地说是船舶的推进装置。
背景技术
喷水推进装置是一种新型的特种动力装置，与常见的螺旋桨推进方式不同，喷水推进的推力是通过推进水泵喷出的水流的反作用力来获得的。申请号为CN201710295556的专利中，叙述了一种磁驱动式喷水推进泵，通过电机驱动主动轮带动从动轮，从而带动内、外磁转子，最终带动叶轮旋转，整个过程经历了三次能量转换，即电能-机械能-磁能-机械能，必然造成能量损失。
发明内容
本发明的目的在于提供能有效减少能量损失、提高推进效率、节约主机能量输出的一种三角转子的喷水推进装置。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种三角转子的喷水推进装置，其特征是：包括壳体、三角转子主体、主动齿轮、从动齿轮，三角转子主体设置在壳体里，三角转子主体的三个角与壳体的内壁相接触，从动齿轮设置在三角转子主体里并与三角转子主体相固定，从动齿轮的齿位于其内壁，主动齿轮固定在传动轴上，主动齿轮的齿位于其外壁上，主动齿轮与从动齿轮啮合，壳体的下端一侧分别设置进水口和出水口，滤清器连接进水口，出水口连接喷管，喷管与转向装置固连，喷口通过轴承连接转向装置。
本发明还可以包括：
1、壳体的上端一侧设置导流槽，导流槽的两个端口分别连通壳体的左侧内部空间和右侧内部空间。
2、三角转子主体剖面的三个边均为弧面，以三角转子主体的三个角构成的等边三角形为基准，各弧面的曲率半径是该三角形边长的2.5倍，弧面上设有凹状平面，凹状平面的长度占基准的等边三角形边长的2/3，深度为凹状平面长度的1/10。
3、主动齿轮与从动齿轮的齿数比为2：3，转速比为3：1。
4、三角转子主体的角设置有尖点圆柱槽，尖点圆柱槽里安装耐磨插片，耐磨插片的一端与尖点圆柱槽之间安装弹簧，耐磨插片的另一端与壳体内壁相接触。
本发明的优势在于：
1、本发明三角转子结构能够通过电能-机械能一次能量转换过程实现水流的加压，滤清后的水流随着三角转子旋转，在壳体内腔和三角转子弧面形成的腔室内挤压，达到增压的目的，实现高压水流喷射。
2、壳体内的导流槽能够在远离进水口和出水口的一侧腔室内，利用三角转子高压侧压力势能，通过导流槽进入低压侧，产生压力，对三角转子起推动作用，节省从动轴所需的能量。
3、三角转子尖点上固定的尖点由耐磨材料制成，具有一定的韧性和柔度，能够对壳体进行保护，同时减少尖点与壳体之间的摩擦损耗。当尖点3由于磨损长度减小时，由于弹簧的弹性势能，将尖点3向外推，使尖点3恢复到原来的位置。
4、进水口设置有滤清器，在水流进入腔室前，能够滤除杂质，防止杂质进入腔室对三角转子或壳体造成刮磨。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为三角转子半剖视图；
图3为尖点圆柱槽及耐磨插片示意图；
图4为从动齿轮示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-4，本发明一种三角转子的喷水推进装置，由加压部分、推进器部分以及滤清部分组成。其中加压部分由壳体1、三角转子2、耐磨尖点3、从动齿轮4、传动轴5、主动齿轮6、出水口7、导流槽11、进水口12组成；推进器部分由喷管8、转向装置9、喷口10组成；滤清部分是指滤清器13。
如图1，壳体1及其内部结构包含了整个喷水推进装置的加压部分，壳体1上设置有进水口12和出水口7，通过法兰结构分别连接滤清器13的管出口和喷管8的管入口。在壳体1上部额外设置有导流槽11，即在壳体1上部实体结构内开有一个水流通道，将三角转子远出水口7和进水口12一侧的腔室连通。三角转子2是一个偏心旋转机构，通过从动齿轮4与主动齿轮6的齿轮啮合，而主动齿轮6是通过传动轴5上的键与之连接，保证主动齿轮6与传动轴5有相同的角速度而不发生相对旋转，最终实现三角转子2围绕传动轴5的行星运动，主动齿轮6与从动齿轮4的齿数比为2：3，转速比为3：1。对于三角转子2的结构，如图2所示，以三个尖点构成的等边三角形为基准，各弧面的曲率半径是该三角形边长的2.5倍，且三角转子2的三个弧面上均设有凹状平面，凹处长度占基准三角形边长的2/3，深度为凹陷长度的1/10，能够实现有效流体容积增强，采用圆滑过渡，倒角圆弧半径以机械设计手册为依据根据具体尺寸选择，有效减少流体势能及机械能损失，减少穴蚀的产生。如图3所示，三角转子2的三个尖点3采用耐磨耐压的柔性材料制作，采用圆柱槽结构和弹簧固定在三角转子2上，起耐磨和密封的作用，当尖点3由于磨损长度减小时，由于弹簧的弹性势能，将尖点3向外推，使尖点3恢复到原来的位置，保持各腔室之间的密封，以保证各腔室内液体压力稳定。如图4所示，从动齿轮4通过周向分布15个螺栓与三角转子2实现连接，保证不产生相对位移。
推进器部分由喷管8、转向装置9和喷口10构成，喷管8通过法兰结构与出水口7相连，喷口10和喷管8之间有转向装置9，喷管8与转向装置9通过法兰相连接，不产生相对位移，而喷口10通过轴承可在转向装置9内同轴旋转，整个推进器部分在提供一定压力的喷射水的同时，可以实现水流喷射方向的调整，实现船舶推进和操纵。
滤清部分主要是指滤清器13，滤清器13内滤芯采用PP纤维滤芯，主要去除水中的泥沙、铁锈、藻类等体积较大的物质，达到更好的去污效果。
本发明的原理是这样的：
来自船舶舷外的水通过滤清器13，内部的PP纤维滤芯将水中的泥沙、铁锈、藻类等物质去除，防止对壳体1和三角转子2产生刮磨破坏。
传动轴5向主动齿轮6扭矩带动其以相同的角速度旋转，由于齿轮啮合，从动齿轮4也随之转动，主动齿轮6与从动齿轮4转速比为3：1，而从动齿轮4通过螺栓固定在三角转子2上带动其一起旋转，随着三角转子2的转动，三角转子2的一个弧面(假设为A)与壳体1之间的封闭腔室的容积呈现小-大-小的周期性变化，当与进水口12相连的腔室容积由小变大时，由于负压，将上述过滤后的水吸入腔室，随着腔室容积由大到小变化，腔室内的水压力升高，随着三角转子2转动，弧面A推动水通过导流槽11传递给另一侧低压水，减少三角转子2转动的阻力，随着三角转子2继续转动，弧面A逐渐向出水口7接近，弧面A与壳体1之间封闭腔室的容积逐渐减小，水压上升，并最终从出水口7喷射出来。由于三角转子2有三个弧面(A、B、C)，因此三角转子2每转一圈可以实现3次喷射。而从出水口7喷射出来的水经由喷管8和转向装置9达到喷口10，实现船舶喷水推进与转向控制。
Claims (9)
1.一种三角转子的喷水推进装置，其特征是：包括壳体、三角转子主体、主动齿轮、从动齿轮，三角转子主体设置在壳体里，三角转子主体的三个角与壳体的内壁相接触，从动齿轮设置在三角转子主体里并与三角转子主体相固定，从动齿轮的齿位于其内壁，主动齿轮固定在传动轴上，主动齿轮的齿位于其外壁上，主动齿轮与从动齿轮啮合，壳体的下端一侧分别设置进水口和出水口，滤清器连接进水口，出水口连接喷管，喷管与转向装置固连，喷口通过轴承连接转向装置。
2.根据权利要求1所述的一种三角转子的喷水推进装置，其特征是：壳体的上端一侧设置导流槽，导流槽的两个端口分别连通壳体的左侧内部空间和右侧内部空间。
3.根据权利要求1或2所述的一种三角转子的喷水推进装置，其特征是：三角转子主体剖面的三个边均为弧面，以三角转子主体的三个角构成的等边三角形为基准，各弧面的曲率半径是该三角形边长的2.5倍，弧面上设有凹状平面，凹状平面的长度占基准的等边三角形边长的2/3，深度为凹状平面长度的1/10。
4.根据权利要求1或2所述的一种三角转子的喷水推进装置，其特征是：主动齿轮与从动齿轮的齿数比为2：3，转速比为3：1。
5.根据权利要求3所述的一种三角转子的喷水推进装置，其特征是：主动齿轮与从动齿轮的齿数比为2：3，转速比为3：1。
6.根据权利要求1或2所述的一种三角转子的喷水推进装置，其特征是：三角转子主体的角设置有尖点圆柱槽，尖点圆柱槽里安装耐磨插片，耐磨插片的一端与尖点圆柱槽之间安装弹簧，耐磨插片的另一端与壳体内壁相接触。
7.根据权利要求3所述的一种三角转子的喷水推进装置，其特征是：三角转子主体的角设置有尖点圆柱槽，尖点圆柱槽里安装耐磨插片，耐磨插片的一端与尖点圆柱槽之间安装弹簧，耐磨插片的另一端与壳体内壁相接触。
8.根据权利要求4所述的一种三角转子的喷水推进装置，其特征是：三角转子主体的角设置有尖点圆柱槽，尖点圆柱槽里安装耐磨插片，耐磨插片的一端与尖点圆柱槽之间安装弹簧，耐磨插片的另一端与壳体内壁相接触。
9.根据权利要求5所述的一种三角转子的喷水推进装置，其特征是：三角转子主体的角设置有尖点圆柱槽，尖点圆柱槽里安装耐磨插片，耐磨插片的一端与尖点圆柱槽之间安装弹簧，耐磨插片的另一端与壳体内壁相接触。
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