一种可控双向喷射推进器的制作方法

本实用新型涉及一种推进器，更具体地说，它涉及一种可控双向喷射推进器。

背景技术：

推进器(propeller)是将任何形式的能量转化为机械能的装置。通过旋转叶片或喷气(水)来产生推力的。可以用来驱动交通工具前进，或是作为其他装置如发电机21的动力来源；

主要包括以下类型：

一、螺旋桨推进器，简称螺旋桨。螺旋桨安装在船艇尾部水线以下的推进轴上，由主机带动推进轴一起转动，将水从桨叶的吸入面吸入，从排出面排出，利用水的反作用力推动船艇前进。螺旋桨分为固定螺距螺旋桨和可调螺距螺旋桨。①固定螺距螺旋桨。由桨毂和桨叶组成。桨叶一般为3～4片。桨叶临近桨毂部分称叶根，外端称叶梢，正车运转时在前的一边称导边，在后的一边称随边，螺旋桨盘面向船尾一面称排出面，向船首一面称吸入面。在固定螺距螺旋桨外缘加装一圆形导管，即为导管螺旋桨。导管可提高螺旋桨的推进效率，但倒车性能较差。导管螺旋桨又可分为固定式和可转式。固定式导管螺旋桨使船艇回转直径增大，可转式导管螺旋桨能改善船艇回转性能。②可调螺距螺旋桨。通过桨毂内的曲柄连杆机构带动桨叶转动，在不改变推进轴的转速和运转方向的情况下，改变桨叶的角度，即可改变推进器的推进功率和推进方向。螺旋桨构造简单，工作可靠，效率较高，是船艇的主要推进器。现代船艇的螺旋桨多采用大盘面比、适度侧斜、径向不等螺距和较多桨叶等结构形式，以减小在船尾不均匀伴流场中工作时，可能产生的空泡、剥蚀、噪声和过大的激振力。在一些高速船艇上则采用超空泡翼型螺旋桨。用于全垫升气垫交通艇的空气螺旋桨与固定螺距螺旋桨相似，是利用空气的反作用力推动船艇前进；

二、喷水推进器，由水泵、吸水管道和喷水管道组成。前进时，水泵自船底吸水管道吸进水流，从喷水管道高速喷出，获得水流的反作用力，推动船艇前进。倒航时，将装置在喷水管道口上方的倒车斗放入水中，高速水流进入倒车斗后，将向后方喷射的水流反射成向前的水流，在不改变主机旋转方向的情况下使船艇倒航。喷水推进器具有良好的浅水推进效率和操纵性能，较低的噪声和振动，是浅水船艇采用较多的推进装置；

现有技术中对于喷水推进器的换向是通过倒车斗反射水流实现的，一方面倒车斗所需空间较大，而且反射水流也会造成大量的动能损失。

技术实现要素：

本实用新型提供一种能够不存在损耗的切换推进方向的可控双向喷射推进器，解决相关技术中的技术问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种可控双向喷射推进器，包括：

-机壳，其内部设有用于喷射水体驱动机壳前后移动的双向换向喷射器；

机壳包括上下两部分，分别是上机壳和下机壳，上机壳上设有两个分别朝向上机壳前面和后面的喷射口，这两个喷射口分别连接外壳体的两个外口，水体从上机壳前面的喷射口喷出时推动机壳向后移动，水体从上机壳后面的喷射口喷出时推动机壳向前移动；

-双向换向喷射器，其包括外壳体，外壳体的内部设有内壳体，内壳体内部设有用于带动水体流动的叶轮；

-外壳体，其内部设有一连接动力源的输出端的主轴以及可绕该主轴旋转的内壳体；

-主轴，其上设有与主轴同步转动的叶轮；

-内壳体，其为空心结构，内部设有容纳叶轮的腔体，其外圆面上设有一出口，两侧端面的一面或两面设有进口，外壳体上设有能够与内壳体的外圆面上的出口配合构成通道的外口，主轴驱动叶轮的转动能够通过叶轮的离心作用将介质从内壳体的进口吸入，而后从内壳体的出口喷出，而后从外壳体上的一个外口喷出，介质从外壳体的另一个外口吸入；

外壳体与内壳体之间设有用于对内壳体的旋转定位的定位机构，其包括凸出于内壳体端面的定位环以及外壳体内部与定位环间隙配合的定位槽，定位环上设有两个对称设置销孔，销孔内设有可在销孔内滑动的浮动销，定位槽的壁上对应的设有向内凸起的两个定位凸起，这两个定位凸起分别设于定位槽的上部和下部，浮动销转动到定位凸起的位置时内壳体的出口与外壳体的一个外口连通；

-叶轮，其两端与内壳体之间设有单向离合机构，单向离合机构限制叶轮单向的驱动内壳体旋转；

外壳体的底部设置排杂口，内壳体整体呈凸轮形状。

进一步地，所述浮动销抵住定位槽下部的定位凸起阻止内壳体的逆时针转动，浮动销抵住定位槽上部的定位凸起阻止内壳体的顺时针转动。

进一步地，所述两个定位凸起与浮动销的抵触点之间的连线位于定位槽的圆心的一侧，定位槽的圆心位于两个浮动销之间的连线上。

进一步地，所述外壳体的定位槽上的两个定位凸起分别位于定位槽的最高点和最低点。

进一步地，所述外壳体与内壳体之间设有回转支承，该回转支承包括设于内壳体的定位环的外侧的环形的支撑体以及该支撑体与外壳体之间的轴承。

进一步地，所述单向离合机构包括设于叶轮两侧端面的离合环以及内壳体内部与离合环配合的离合槽，离合槽的内圆面上设有若干个均匀环形阵列分布的棘齿，离合环的外圆面上设有若干个均匀环形阵列分布的滚珠槽为v型槽，滚珠槽内设有滚珠。

进一步地，所述下机壳的底部设有一用于吸入泳池底部的杂物的吸收口，下机壳与上机壳之间设有具有过滤作用的滤板，该滤板能够阻挡杂物进入上方空间，将吸入的杂物限制在下机壳内；

上机壳与下机壳之间设有隔板，隔板将上机壳与下机壳的内部空间分隔开，双向换向喷射器的外壳体固定设于隔板上，隔板上开设有一连通外壳体内部空间以及下机壳内部空间的通口，双向换向喷射器的叶轮旋转产生的离心力能够将外壳体内部的水体吸入内壳体，进而将下机壳内部的水体吸入，机壳外部的杂物跟随水体进入下机壳内部，由于运行过程中始终保持吸入的过程，能够保持杂物滞留在下机壳内。

进一步地，所述机壳内设有控制器，其连接电机以及用于检测电机姿态的姿态传感器，电机姿态至少包括正转、反转、堵转和停转，控制器至少能够控制电机的正转、反转和停转；

喷射换向时控制器控制电机改变转向，直到电机的姿态变为堵转，之后控制器控制电机再次改变转向，完成喷射换向。

进一步地，所述机壳上设置能够检测到机壳触碰障碍的障碍传感器，其连接控制器，障碍传感器检测行进方向遇到障碍时，控制器控制电机实现喷射换向。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型能够通过障碍检测以及自动控制达到可控的双向喷射，从而实现自动换向移动的效果。

本实用新型能够通过主轴转向来实现出口与外口对位位置实现推进方向的改变，不需要对水流进行反射，不存在增加动能损耗的问题，能够使反向推进与正向推进达到相同的效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例的双向换向喷射器的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例的双向换向喷射器的俯视图；

图3是图2的a-a剖视图；

图4是图2的b-b剖视图；

图5是本实用新型实施例的双向换向喷射器的侧视图；

图6是图5的c-c剖视图；

图7是本实用新型实施例的双向换向喷射器的爆炸图；

图8是本实用新型实施例的内壳体的部分示意图；

图9是本实用新型实施例的叶轮主体的结构示意图；

图10是本实用新型实施例的轮毂的结构示意图；

图11是本实用新型实施例的单向离合机构的结构示意图；

图12是本实用新型实施例的将介质从第一外口进入，第二外口喷出的状态换向为第二外口进入，第一外口喷出的状态的原理图一；

图13是本实用新型实施例的将介质从第一外口进入，第二外口喷出的状态换向为第二外口进入，第一外口喷出的状态的原理图二；

图14是本实用新型实施例的将介质从第一外口进入，第二外口喷出的状态换向为第二外口进入，第一外口喷出的状态的原理图三；

图15是本实用新型实施例的将介质从第一外口进入，第二外口喷出的状态换向为第二外口进入，第一外口喷出的状态的原理图四；

图16是本实用新型实施例的将介质从第一外口进入，第二外口喷出的状态换向为第二外口进入，第一外口喷出的状态的原理图五；

图17是本实用新型实施例的将介质从第一外口进入，第二外口喷出的状态换向为第二外口进入，第一外口喷出的状态的原理图六；

图18是本实用新型实施例的将介质从第一外口进入，第二外口喷出的状态换向为第二外口进入，第一外口喷出的状态的原理图七；

图19是本实用新型实施例的将介质从第一外口进入，第二外口喷出的状态换向为第二外口进入，第一外口喷出的状态的原理图八；

图20是本实用新型实施例的可控双向喷射推进器的俯视图；

图21是本实用新型实施例的可控双向喷射推进器的仰视图；

图22是本实用新型实施例的可控双向喷射推进器的整体结构示意图；

图23是本实用新型实施例的可控双向喷射推进器去除上机壳后的俯视图；

图24是本实用新型实施例的可控双向喷射推进器去除上机壳后的整体示意图；

图25是本实用新型实施例的可控双向喷射推进器的爆炸图；

图26是本实用新型实施例的上机壳的结构示意图；

图27是本实用新型实施例的隔板与的双向换向喷射器的组合示意图一；

图28是本实用新型实施例的隔板与的双向换向喷射器的组合示意图二。

图中：外壳体1、外口11、第一外口111、第二外口112、排杂口12、主轴2、电机21、内壳体3、叶轮4、叶轮主体41、轮毂42、筒体411、叶片412、出口31、进口32、定位机构5、定位环51、定位槽52、销孔53、浮动销54、定位凸起55、单向离合机构6、离合环61、离合槽62、棘齿63、滚珠槽64、第一槽面641、第二槽面642、滚珠65、回转支承7、支撑体71、轴承72；上机壳8、喷射口81、下机壳9、吸收口91、隔板92、通口921、滤板93、搭扣94、滚轮95、控制器10。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。例如，所描述的方法可以按照与所描述的顺序不同的顺序来执行，以及各个步骤可以被添加、省略或者组合。另外，相对一些示例所描述的特征在其它例子中也可以进行组合。

在本实施例中提供了一种可控双向喷射推进器，如图23所示是根据本实用新型的可控双向喷射推进器的整体示意图，如图1-8、20-28所示，该可控双向喷射推进器包括：

机壳，其内部设有用于喷射水体驱动机壳前后移动的双向换向喷射器；

机壳包括上下两部分，分别是上机壳8和下机壳9，上机壳8上设有两个分别朝向上机壳8前面和后面的喷射口81，这两个喷射口81分别连接外壳体1的两个外口11，水体从上机壳8前面的喷射口81喷出时推动机壳向后移动，水体从上机壳8后面的喷射口81喷出时推动机壳向前移动；

双向换向喷射器，其包括外壳体1，外壳体1的内部设有内壳体3，内壳体3内部设有用于带动水体流动的叶轮4；

外壳体1，其内部设有一连接动力源的输出端的主轴2以及可绕该主轴2旋转的内壳体3；

主轴2，其上设有与主轴2同步转动的叶轮4；

内壳体3，其为空心结构，内部设有容纳叶轮4的腔体，其外圆面上设有一出口31，两侧端面的一面或两面设有进口32，外壳体1上设有能够与内壳体3的外圆面上的出口31配合构成通道的外口11，主轴2驱动叶轮4的转动能够通过叶轮4的离心作用将介质从内壳体3的进口32吸入，而后从内壳体3的出口31喷出，而后从外壳体1上的一个外口11喷出，介质从外壳体1的另一个外口11吸入。

外壳体1与内壳体3之间设有用于对内壳体3的旋转定位的定位机构5，其包括凸出于内壳体3端面的定位环51以及外壳体1内部与定位环51间隙配合的定位槽52，定位环51上设有两个对称设置销孔53，销孔53内设有可在销孔53内滑动的浮动销54，定位槽52的壁上对应的设有向内凸起的两个定位凸起55，这两个定位凸起55分别设于定位槽52的上部和下部，浮动销54转动到定位凸起55的位置时内壳体3的出口31与外壳体1的一个外口11连通。

叶轮4，其两端与内壳体3之间设有单向离合机构6，单向离合机构6限制叶轮4单向的驱动内壳体3旋转。

假定叶轮4驱动介质从出口31喷出时的转向为逆时针，两个外口11分别为第一外口111和第二外口112，那么，单向离合机构6限制内壳体3只能顺时针转动；

在上述假定条件上，如果需要实现将介质从第一外口111进入，第二外口112喷出的状态换向为第二外口112进入，第一外口111喷出的状态，需要通过以下过程：

如图12-13所示，初始时(正常喷水时)，叶轮4逆时针转动，此时单向离合机构6限制叶轮4的动力不能传递到内壳体3，内壳体3的下方的浮动销54由于重力作用是滑出销孔53的，其抵住外壳体1下部的定位凸起55，限制内壳体3的逆时针转动，避免由于介质流动动力带动内壳体3的转动，保持出口31与第一外口111的对位；

如图14-15所示，换位时，叶轮4由逆时针转动变换为顺时针转动，此时单向离合机构6在叶轮4与内壳体3之间传递扭矩，内壳体3被带动顺时针转动，浮动销54由于离心作用从销孔53中滑出，在此状态下内壳体3转动180°之后一个浮动销54伴随内壳体3转动到上方抵住定位槽52上部的定位凸起55，限制内壳体3转动，而此时内壳体3的出口31与第二外口112连通；

如图16-17所示，短暂的滞留之后内壳体3底部的另一个浮动销54由于重力作用从销孔53中滑出；

如图18-19所示，之后叶轮4回复逆时针转动，内壳体3由于介质流动力带动逆时针转动很小的角度后底部的浮动销54抵触定位槽52下部的定位凸起55，而顶部的浮动销54由于重力作用重新滑入销孔53内；

与换位之前相比，浮动销54自身的位置以及浮动销54相对于定位凸起55的位置均未发生变化，仅是切换了出口31对应的外口11。

需要实现将介质从第一外口111进入，第二外口112喷出的状态换向为第二外口112进入，第一外口111喷出的状态与上述的过程相同，在此不作赘述。

在本实施例另一需要考虑的问题是叶轮4转向的变换，本实施具体提供一种变换的方式：

动力源采用连接控制器10的电机21，控制器10至少能够控制电机21的正反转，通过控制器10切换电机21的正反转，进而切换主轴2以及叶轮4的转向。

具体的，机壳内设有控制器10，其连接电机21以及用于检测电机21姿态的姿态传感器，电机21姿态至少包括正转、反转、堵转和停转，控制器10至少能够控制电机21的正转、反转和停转；

喷射换向(前喷转换为后喷或后喷转换为前喷)时控制器10控制电机21改变转向(由正转转为反转或由反转转为正转)，直到电机21的姿态变为堵转(电机21输出功率但是主轴2不转，参考前述，这是由于内壳体3转动180°之后一个浮动销54伴随内壳体3转动到上方抵住定位槽52上部的定位凸起55，限制内壳体3转动的缘故)，之后控制器10控制电机21再次改变转向，完成喷射换向。

本实施例进一步提供一种自动控制喷射换向的方法，在机壳上设置能够检测到机壳触碰障碍的障碍传感器，其连接控制器10，障碍传感器检测行进方向遇到障碍时，控制器10控制电机21实现喷射换向。

障碍传感器可以采用碰撞传感器、超声波传感器等。

为了保证能够实现前后换向，可在机壳的前侧和后侧分别设有一个障碍传感器。

本实施例进一步提供另一种变换的方式：

在动力源与主轴2之间设置换向变速箱，通过机械方式实现主轴2以及叶轮4转向的转换。

在本实施例中，动力源可输出扭矩，可选但不限于：电机、液压马达。

在本实施例中，浮动销54抵住定位槽52下部的定位凸起55阻止内壳体3的逆时针转动，浮动销54抵住定位槽52上部的定位凸起55阻止内壳体3的顺时针转动。

在本实施例中，两个定位凸起55与浮动销54的抵触点之间的连线位于定位槽52的圆心的一侧，定位槽52的圆心位于两个浮动销54之间的连线上。以此保证一个浮动销54抵触上部的定位凸起55时，另一个浮动销54能够跨越下部的定位凸起55，在叶轮4再次换向时抵触下部的定位凸起55限制内壳体3的转动。

在本实施例中，外壳体1的定位槽52上的两个定位凸起55分别位于定位槽52的最高点和最低点。保证浮动销54能够更好的由于重力作用下滑抵住定位凸起55。

在本实施例中，外壳体1与内壳体3之间设有回转支承7，该回转支承7包括设于内壳体3的定位环51的外侧的环形的支撑体71以及该支撑体与外壳体1之间的轴承72。

如图11所示，在本实施例中，单向离合机构6可选但不限于棘轮式离合器、滚柱式离合器、楔块式离合器，本实施例具体的提供一种单向离合机构6的结构，其包括设于叶轮4两侧端面的离合环61以及内壳体3内部与离合环61配合的离合槽62，离合槽62的内圆面上设有若干个均匀环形阵列分布的棘齿63，离合环61的外圆面上设有若干个均匀环形阵列分布的滚珠槽64为v型槽，离合环61的轴线位于滚珠槽64的第一槽面641上，滚珠槽64内设有滚珠65。在离合环61伴随叶轮4逆时针转动时，滚珠槽64的第一槽面641推动滚珠65伴随逆时针转动从离合槽62的棘齿63的齿背滑过，此时离合环61与离合槽62之间不传递动力；

在离合环61伴随叶轮4顺时针转动时，滚珠槽64的第二槽面642推动滚珠65远离离合环61的轴心，滚珠65嵌入棘齿63，此时离合环61被棘齿63制动，也即离合环61的动力传递到离合槽62，离合环61能够传递扭矩到内壳体3驱动其旋转；

需要说明的是，本实施例中所述介质可选但不限于空气、水等流体；

本实施例的可控双向喷射推进器作为一种介质输送的功能，需要考虑介质输出的速率，作为一种提高输出速率的方式，叶轮4采用双吸叶轮，在本实施例中，具体的提供一种叶轮4的结构，如图9-10所示，其包括叶轮主体41以及设于叶轮主体41两侧的轮毂42，其中叶轮主体41包括套设于主轴2上的筒体411以及筒体411外周均匀环形阵列分布的若干叶片412，叶片412与两侧的轮毂42连接，轮毂42的中心设有开口。叶轮4转动时介质从轮毂42的开口进入，被叶轮4带往外圆方向，受内壳体3限制后从出口31流出；

作为一种组合式的叶轮4的结构，叶轮4的叶片412与轮毂42卡接，叶轮4上设有沿筒体411轴向方向延伸的卡块，轮毂42上设有对应的卡槽，卡块配合卡槽将叶轮4与轮毂42连接；

本实施例的可控双向喷射推进器作为一种介质输送的功能，需要考虑的是介质可能含有杂质，对于流体的杂质可以顺畅的伴随介质流动，对于固体杂质需要考虑固体杂质沉积在内部导致的不利后果，为了解决这个问题，本实施例提供一种排出固体杂质的方式：

外壳体1的底部设置排杂口12，通过排杂口12排出沉积的杂质。

但是因为由于外壳体1需要保持相对的封闭，排杂口12不能设置的太大。

因此进一步提供以下方式：

内壳体3整体呈凸轮形状，并在外壳体1的底部设置排杂口12。内壳体3在换向的转动过程中会将沉积在外壳体1内部的杂质由于凸轮形状的内壳体3与外壳体1内壁的挤压配合挤出。

前述的固体杂质可能是砂或小颗粒杂质，对于较大颗粒的杂质应采用过滤的方式阻隔在换向机构外部；

在本实施例中，下机壳9的底部还设有滚轮95，滚轮95通过轮轴转动的连接下机壳9。使下机壳9的底部抬高，并且通过滚轮95与下方平面的滚动摩擦代替下机壳9与下方平面的直接摩擦，降低磨耗。

考虑该可控双向喷射推进器适用于水下，本实施例进一步提供一种应用于泳池清洁的场景的应用，具体是：

下机壳9的底部设有一用于吸入泳池底部的杂物的吸收口91，下机壳9与上机壳8之间设有具有过滤作用的滤板93，该滤板93能够阻挡杂物进入上方空间，将吸入的杂物限制在下机壳9内；

上机壳8与下机壳9之间设有隔板92，隔板92将上机壳8与下机壳9的内部空间分隔开，双向换向喷射器的外壳体1固定设于隔板92上，隔板92上开设有一连通外壳体1内部空间以及下机壳9内部空间的通口921，双向换向喷射器的叶轮4旋转产生的离心力能够将外壳体1内部的水体吸入内壳体3，进而将下机壳9内部的水体吸入，机壳外部的杂物跟随水体进入下机壳9内部，由于运行过程中始终保持吸入的过程，能够保持杂物滞留在下机壳9内。

在本实施例中，滤板93是位于双向换向喷射器的外壳体1的下方，具体可以起到阻止杂物进入双向换向喷射器中的作用。

在本实施例中，为了方便对下机壳9内的杂物进行清理的效果，将上机壳8与下机壳9之间设计为可拆卸式连接，具体如图所示，上机壳8与下机壳9之间设有相互卡接的边沿，并且机壳的两侧设有连接上机壳8与下机壳9的搭扣94。通过搭扣94将上机壳8与下机壳9连接，锁上搭扣94进行连接，解开搭扣94能够将下机壳9与上机壳8分离，之后清理下机壳9。