CN101133251A - 转子滑片机械 - Google Patents

Abstract

一种转子滑片机械包括转子，转子包括由可变长度力室(6)连接的工作部分(1)和支撑部分(4)，从而使得所述部分同步旋转，并可以略微互逆地轴向运动和倾斜。叶片(8)位于转子工作部分(1)的叶片室(7)中，在转子旋转时，所述叶片伸入到转子工作部分工作面上制出的环形槽(2)中的程度周期性地改变。在外壳支撑盖板(5)和转子支撑部分之间具有支撑腔，支撑腔通过局部液压平衡装置液压连接至可变长度力室以及转子工作部分环形槽中的工作室的腔。支撑腔和可变长度力室被制成使得包含在力室中的工作流体的压力基本平衡迫使转子工作和支撑部分离开外壳工作和支撑盖板的工作流体压力，只提供隔离所需的小紧固力。

Description

转子滑片机械

技术领域

本发明涉及机械工程，并且可以用作能够在泵模式和更高效率和可靠性的液压马达模式下工作进行平稳传送的高压转子滑片机械(rotorsliding-vane machine)。

背景技术

为了获得平稳的运送以及高效率，滑片泵在传送区域中应该具有恒定横截面积的工作室，在泄漏和摩擦方面损耗低，并且没有空化现象。应该在排量变化、泵送压力以及转子旋转速度的所有操作范围中都保持上述特征，并且上述特征还应当几乎不受工作流体污染和泵元件磨损的影响。

将工作室配置在转子的面上，例如在US 570584的泵中，要提供工作室所需的恒定横截面，优选还可以结合US 2581160、RU 2123602和US 6547546中的泵排量调节装置。

US 1096804、US 3348494、US 894391和US 2341710中将在环形槽中的工作室配置泵转子的面上，要提供转子径向卸载和工作室中叶片的刚性固定。这种泵中相对旋转部分之间的主密封装置被移到转子部分的表面处，在该表面处形成环形槽并称为转子的工作部分，移到与前述环形槽相邻的外壳工作盖板的相应表面处，称为外壳的工作盖板。前述转子和外壳的密封表面可以制成平的。因此，由于转子工作部分向外壳工作盖板的挤压力，平密封表面之间技术的、热的及其它的间隙可以容易地由一个密封表面向另一个密封表面的正向接近运动所占据。

为了提供前述的密封装置，需要克服包含在工作室中转子表面和外壳工作盖板之间的在泵送和传送区域中易于使得转子工作部分和外壳工作盖板变形的工作流体的很大的压力，并且需要迫使它们彼此分开。

在泵中使用挤压的机械装置而非静液压平衡来在压力管线中产生高压，因为巨大的摩擦损失从而效率不高。

专利EP 0269474叙述了一种静液压部件(没有说明将其安装到泵中的方法)，其特征在于轴向转子变形对于密封质量的影响较小，并且使用工作流体压力用于进行转子和外壳密封表面的互逆挤压。静液压部件的转子包括两个部分，作者称为“叶片的固持器”和“支撑法兰”。在叶片固持器的与环形槽相对的后面上，在连接至工作室的力室中，安装有在轴向上滑动并且与支撑法兰相邻接的活塞状元件。因此，作者所谓的“导轨载架”的外壳和叶片固持器之间的间隙被前述活塞状元件移出叶片固持器力室的轴向运动所占据。从工作室那侧施加给叶片固持器的工作流体压力通过前述力室和活塞状元件传送到前述的支撑法兰。但是上述静液压部件没有提供任何从支撑法兰相对侧的静液压平衡装置。作者指出，根据该发明的实质，前述流体压力是通过前述法兰的使得叶片固持器不会轴向变形的挠性变形而进行补偿的，但是转子整体在静液压上保持为不平衡。

根据EP 0269474发明作者叙述的实质，为叶片固持器的摩擦密封对的卸载提供了导轨载架，并用可变形的支撑法兰将力传递到活塞状元件的静接触部，前述静接触部密封力室以及与其连接的叶片室。当叶片轴向移出转子的时候，流体通过叶片中的通道到达叶片室。转子旋转速度和叶片向前移动的轴向速度的增加会使得前述叶片通道中的压降增加。如果泵以自抽吸的方式运转，即入口压力等于大气压，在转子旋转的下文中称为自抽吸最大速度的特定速度时，在叶片室中会出现空化。除了噪音和脉动的增加，空化会导致泵的可用功率和效率严重损失。因此，在这里将空化效应与转子和叶片的密封面上的摩擦损失都作为降低泵效率的消耗损失的因素。高度的空化趋势以及因此的自抽吸最大速度小是所述静液压部件的重要缺点。

专利EP 0265333叙述了静液压差动轮的一实施例，其带有安装在叶片固持器的后面和支撑法兰之间且以不同速度的旋转的静液压旋转推力座。前述静液压旋转推力座是单个的细环，在旋转时刚性地固定到叶片固持器上，并具有位置与支撑法兰相反的室。各个前述室根据静液压支撑的原理通过校准孔液压连接至相反的力室，作者称为“油推力座”。由于该压力被传递给支撑法兰，其变形对泄漏量的影响要小于叶片固持器的类似变形。作者指出前述旋转推力座的变形重复了支撑法兰的变形。这表示从叶片固持器那侧作用于旋转推力座的流体压力超过了法兰那侧的流体压力和旋转推力座弹力的总和，并且一旦旋转推力座的变形足以邻接到支撑法兰，就会导致旋转推力座的变形增加。事实上，油推力座作为静液压支撑的工作原理表现出，旋转推力座室中的压力与校准孔上的压差以及支撑法兰和旋转推力座之间间隙中的压差相关。因此，只要前述间隙很大，旋转推力座室中的压力明显低于力室中的压力，并且由于该压差，旋转推力座移近支撑法兰。在油推力座完全没有泄漏时，即仅当旋转推力座完全与支撑法兰邻接的时候，随着间隙降低，旋转推力座室中的压力增加并且变为等于通过校准孔连接旋转推力座室的力室中的压力。为了实现前述的邻接，需要使得旋转推力座变形为与法兰变形相一致。为此，需要提供旋转推力座的显著的静液压不平衡。

使其紧密邻接至支撑法兰所需要的旋转推力座的前述弹性形变，会导致摩擦损失的增加。当法兰由于流体压力而变形并且推力座首先邻接至法兰的时候，变形的法兰和非变形推力座的部分互逆接触随后出现了推力座变形。在这种情况下，推力座的克服其变形的弹力会导致旋转推力座和支撑法兰之间在部分接触点处的成比例的摩擦损失。前述推力座被隔离间隙中连续分布的流体压力从法兰中压出，并且它被力室之间间隔中的离散分布的，即降到零的压力从力室那侧压到法兰上。为了提供良好的隔离，当使用这种从力室那侧挤压的方法时，旋转推力座应该有足够的刚性。因此在很大的压力下，变形的推力座的所述弹力很大，并且相应的摩擦损失也很大。

为了在零或微米级的小间隙下提供小的泄漏量，前述校准孔的液阻应当可以与该微小间隙的阻力相比。不允许使用转子的后面来使得流体经过静液压推力中的腔和外壳中的腔而进入到叶片室中。这样，也不允许消除这种机械的上述缺点，即空化的趋势增加。

此外，静液压轴承以及校准孔从而降低摩擦力的这种使用会导致机械的可靠性降低。首先，当悬浮颗粒进入流体时，前述微小的校准孔会变得阻塞，导致推力座的挤压力和摩擦损失以及磨损增长的速度都大大增加。其次，在密封表面上有局部缺陷的情况下，前述旋转推力座室中的泄漏量会增加，而旋转推力座室中的压力下降。这种情况下，由于压差增加而挤压得更紧，不会降低泄漏量也不会导致平衡，而会造成更大的摩擦损失并且密封表面的磨损更快。由于油推力座室中的辅助泄漏量而产生的容积效率变化极小，而摩擦损失会显著增加。

对于专利EP 0269474和EP 0265333中所述的静液压差动轮转子的液压平衡，作者提出可以使用两个实施例中所述类型的一对静液压部件。

第一实施例具有两个导轨载架，安装在一个中心叶片固持器的两侧上。前述力室制在导轨载架的后部中，执行紧固在外壳上的滑动密封的功能。在这种情况下，形成了一个整体的转子，在转子相反表面上的两个环形槽中带有两个工作室，与专利US3348494中的详细叙述相似。

第二实施例具有两个叶片固持器，安装在一个中心导轨载架的两侧上。叶片固持器通过力室承载在支撑法兰上，支撑法兰通过空心圆柱体刚性地彼此连接，形成单一的刚性元件，专利EP 0265333的作者称为“密封的曲柄箱”。

在两个机器的实施例中，由两个导轨载架形成的单元在下文中将称为定子单元或者外壳，在转子旋转的过程中抽吸和泵送口相对于定子单元或者外壳的位置不会改变。两个对称机器的第一所述实施例在下文中应当称为带有内转子或者带有对外壳力锁合的机器，而第二实施例应当称为带有内定子或者带有对转子力锁合的机器。

在两个前述实施例中，在一个工作室中泵送区域内的转子和外壳之间施加的工作流体压力，在第二工作室中被反射对称力平衡，使得两个工作室相对于垂直于转子旋转轴的平面为反射对称。

在传送区域中，作用于转子的流体压力的轴向平衡不仅取决于工作室的对称性，还需要特别的考虑。

在向前传送区域中，转子旋转时，通过叶片与向前传送限制器的、叶片与叶片室的、转子隔离表面与外壳相应表面的滑动隔离接触以及通过转子、叶片和外壳之间的其它间隙，产生并移动与抽吸和泵送区域分开的闭合传送容积。在限定了其它情况时，各个传送容积中的局部压力取决于进入该传送容积容积和离开它的泄漏量的差别，进入该传送容积容积和离开它的泄漏量的差别又取决于在旋转过程中对于不同旋转角的前述传送容积所有滑动接触隔离表面的邻接特征。这里和下文中滑动隔离接触表面的邻接特征表示，在这些表面之间间隙的形式和液阻作为两个参数的功能：转子的旋转角以及接触点相对于外壳选定点的角坐标。各个机器中各对表面的单独的邻接特征，是由制造过程中的技术不准确度所造成的，在前述表面上可以看到由于磨损的局部缺陷，造成在外壳不同区域中以及转子的不同旋转角下隔离间隙阻力的扩展。间隙阻力的扩展会导致不同传送容积中出现局部压力的明显扩展。类似的陈述同样适用于向后传送区域。

上述带有内定子的双对称机械在传送区域中没有局部压力平衡装置，两个对称工作室的传送区域中的传送容积不彼此连接。US 3348494中带有内转子的双对称机械在连接至对称叶片室的转子中具有通道。但在叶片之间传送区域中两个环形槽内形成的对称腔不彼此连接。因此，由于隔离接触表面的邻接单独特征，各个工作室在传送区域中具有不同的局部压力，不能实现转子平衡。前述在两个对称室中作用给转子的压力的可变差别，导致密封面上成比例的摩擦损失。在叶片、转子或者外壳的密封面上由于磨损而造成出现局部缺陷，例如，导致液阻更大的扩展，影响传送容积中的局部压力。甚至在对于容积效率无关重要的总泄漏量微小变化的情况下，它导致前述可变压力差的振幅更大，来自较小局部压力那侧，也就是来自较大磨损那侧的摩擦更大，并且磨损进一步加速。

在专利US3348494的泵中，通过特别的叶片驱动机构而不是通过弹簧提供转子中叶片的轴向运动。它包括安装在外壳上的凸轮槽，叶片的侧凸耳沿着它穿过转子滑道中特别的驱动窗。熟悉本领域的技术人员会发现这种叶片驱动机构应当与工作室液压隔离。

叶片驱动机构在工作室之外的这种实施例降低了叶片抵靠着外壳表面的摩擦造成的损失，但是增加了局部压力对于叶片滑动隔离接触表面与叶片室壁的邻接特征的依赖性，提供了叶片驱动机构的液压隔离。由于磨损的前述邻接特征的变化导致工作室腔和前述驱动机构所安装处的腔之间的泄漏量增加，从而导致局部压力的扩展。

在双对称机械的两个实施例中，向着轴向方向移出叶片室的叶片被通过叶片本身中通道而来的流体所替代。因此，这种设计还有空化损失的重要缺点。

在专利RU2215903中叙述了泵具有转子平衡液压装置并且叶片室中不会有空化的实施例。它叙述的可逆转子机械包括两个环形槽，在转子的两面上形成工作室。用于叶片的通孔穿透两个环形槽。外壳各个盖板具有轴向可移动的作者称为″调节元件″的向前传送限制器，以及作者称为“隔板”的向后传送限制器。可逆机械的特征是将两个前述工作室相互反对称，即具有与第一工作室隔板相反安装的第二工作室的调节元件，以及与第一工作室调节元件相反安装的第二工作室的隔板。在这里被作者理解为轴向方向上彼此相反的两个室的抽吸和泵送腔的“工作腔”，通过通道而彼此连接。因此，第一工作室的抽吸腔连接至位置与其相反的第二工作室的泵送腔，而第一工作室的泵送腔相应地连接至第二工作室的抽吸腔。

当叶片移出转子进入工作室的抽吸腔时，来自另一工作室的相反的泵送腔的流体通过大横截面积的叶片室而填充叶片室中腾空的容积。因此对于这种设计，不会有叶片中空化趋势的特征。

当这种机械运行时，在连接的一个成对工作腔中设置有高压，而在相应的第二对中为低压。这种机械抽吸和泵送腔位置的区域中显然可以具有静液压转子平衡。

在传送区域中由于工作室的反对称，具有用于相反转子表面的不同的隔离装置以及传送容积构造。在转子和调节元件之间，在环形槽中限定形成了靠叶片的沿着调节元件滑动的面而隔离的传送容积。在转子和位置与前述调节元件相反的隔板之间，在叶片室中限定形成了靠环形槽的沿着前述隔板滑动的底部部分而隔离的传送容积。传送容积压力以及前述滑动隔离接触间隙中压力的分布取决于前述间隙的形式和尺寸，即取决于前述环形槽底部部分与隔板以及叶片与调节元件的滑动隔离接触的表面邻接特征。在转子相对面的压力分布不一致，即使前述接触表面为理想的平面，在各个传送区域中还是会产生作用于转子的可变的差动压力。

例如由于磨损，由平面而形成局部变形的外形、擦伤，以及在调节元件、隔板、环形槽底部以及叶片表面的密封面上形成的其它局部缺陷，都会改变前述滑动隔离接触的表面邻接特征，从而改变前述压力分布和局部压力的相关性。甚至在总泄漏量改变无关重要的情况下，这也会在其转动中导致前述可变差动压力的振幅增大，摩擦增大以及磨损加快。

例如，如US3348494中所述地通过精密制造而在转子和外壳盖板之间为转子的两面提供面密封是不合理的，因为间隙的改变会造成热膨胀、变形和磨损，在高压下密封地操作通常会超过容许间隙。因此转子机械的结构还应当包括在轴线方向上可动的密封元件，例如EP 0269474中所述的在导轨相反侧带有力室的导轨载架。它们的不平衡还会导致相应的摩擦损失。下面将更详细地叙述这种可动密封。

该装置降低了工作室中滑动隔离接触表面的邻接特征对于转子平衡的影响，是克服这种泵在叶片室中产生所述空化趋势的解决方法，而RU2175731中叙述的在轴线方向可动的密封元件被我们作为最接近的类比方案。

前述专利叙述了带有外壳的泵，所述泵包括在该专利中称为“外壳盖板”的工作和支撑盖板。转子的定位为与外壳工作盖板相反的面具有圆柱形环形槽，环形槽穿过在该专利中称为“转子中的开口”的叶片室，叶片室带有该专利中称为“排出器”的叶片。具有位置在两侧的圆柱形环形槽的转子面的表面，可以沿着位置与它们相反并且安装在外壳工作盖板上槽中的密封元件面滑动。该泵包括从泵送腔中分隔出抽吸腔的向后传送限制器，向后传送限制器在该专利中称为“隔板”。抽吸腔连接至该专利中称为“进入开口”的入口，而泵送腔连接至该专利中称为“出口开口”的出口。向后传送限制器的表面与该专利中称为“圆柱形环形槽内表面”的向后传送隔离的转子装置滑动接触。向后传送限制器紧固在外壳的工作盖板上并且可以与其形成单一的整体单元，但是在该泵的一些实施例中，向后传送限制器可以安装为向着轴线方向移动并且与其挤压到转子的装置相互作用。该泵包括叶片驱动机构，该专利中称为“彼此相对排出的机构设定轴向布置”。向前传送限制器由工作盖板的内表面部分形成。对于该机械的可调节实施例，该专利将向前传送限制器称为“在轴线方向可动的隔离元件”。转子的第二面接触着外壳的支撑盖板。泵外壳的支撑盖板可以安装该发明中称为“支撑-分布盘”的支撑-分布元件。支撑-分布元件可以安装为能够沿着转子的轴线移动。

前述支撑-分布元件包括支撑腔，支撑腔也执行分布的功能，在该专利中称为“支撑-分布腔”。支撑-分布腔位置与工作室的抽吸和泵送腔和它们隔离的装置(隔离隔板)相反，相反的传送区域通过与相邻的转子后表面的滑动接触提供这些支撑腔的隔离。各支撑-分布腔通过外壳或者包括叶片的转子中制出的通道，相应地连接至相反的抽吸或者泵送区域。支撑-分布腔的尺寸和形式与相应工作室中的泵送和抽吸腔的尺寸和形式相似。转子中叶片室制成在抽吸和泵送区域中连接至前述支撑-分布腔的贯通通道。

在这种情况下，同时连接至工作室抽吸腔的前述叶片中或转子中的贯穿通道彼此平行连接，并且通过前述支撑-分布腔连接至外壳中的通道。它使得泵空化的趋势大大降低，并且最大自抽吸速度大大增大。

引入支撑-分布元件还有助于转子的特定液压平衡。在泵送和抽吸区域中可以平衡是显然的。

在传送区域中，由于转子或叶片中具有前述贯通通道而造成的在转子两面的压力分布类似，可以降低工作室中隔离间隙的扩展以及连接的局部压力对于作用于转子两面的反压力差别的影响。但是由于转子面的不同构造，不能实现转子的完全平衡。转子的不完全平衡会导致作用于转子相对面的可变压力差，并造成面密封摩擦的成比例损失。

传送区域中转子后侧上的压力分布通过支撑-分布元件的隔离堤坝和转子之间的滑动隔离接触表面的邻接特征而确定。因此，由于外形偏离了平面形式或者由于例如磨损而造成的在密封表面上的刮痕，前述特征的改变会严重干扰前述压力分布类似性。甚至在总泄漏量变化无关重要的情况下，这也会在其转动中导致前述可变压力差的振幅增大，摩擦增大以及磨损加快。

让我们考虑面密封中摩擦损失的其它部件。

外壳支撑盖板的内表面具有槽，槽带有至少一个密封元件安装在其内，密封元件可以沿着转子旋转的轴线移动。作者指出该专利中称为支撑-分布盘的支撑-分布元件，可以用作这样的元件。两个密封元件安装在外壳工作盖板的内表面上的槽中，可以沿着转子旋转的轴线移动。

前述密封元件被制成位于外壳盖板内表面上环形槽中的空心圆筒，可以沿着转子旋转的轴线移动。为了提供所需的可动密封元件对转子表面的挤压力，前述元件由在外壳中制出的其中压力增大的特别力室支撑。在所述机械中，这种力室是通过前述环形槽而实现。为了增大前述环形力室中的压力，前述空心圆筒具有贯通通道将环形力室连接到面密封间隙中泄漏区域。环形力室中压力的增大值由前述通道的形式、尺寸和位置确定。

前述安装在外壳上一个在整个容积中具有相同压力圆柱形槽中的可动密封元件在抽吸区域受到明显过大的挤压力，并且在传送区域中也部分受到挤压力。导致磨损损失过大。

专利EP0269474指出可以在外壳中形成几个彼此隔离的力室。在这些室中产生不同的压力，从而由这些室支撑的导轨载架表示的可动密封元件可以很好地在泵送和抽吸区域中实现静液压平衡。由于两个原因，在向前和反向传送区域中可变力从转子那侧作用于可动密封元件。首先，在与泵送或抽吸区域连接的传送区域的边缘，传送区域的面积周期性地变化。其次，在抽吸和泵送区域之间它们向前或向后传送的过程中，工作流体传送容积中的压力连续变化，并且它们相对于外壳的位置也连续变化。结果在传送区域中，形成了从转子那侧作用于可动密封元件的复杂的、连续变化的压力分布。为了在可动密封元件和外壳之间产生对称的、连续变化的压力分布，需要设置彼此隔离的无限数量的无限小的力室，它们中的每个都连接至传送区域中相应点，并且与相邻的力室隔离。由于传送区域中外壳内力室的实际数量被限制为相当小的数量，因此无法获得作用于可动密封的可变力的完全补偿。这使得变力将转子的滑动隔离接触表面挤压至前述外壳的密封元件。

由于密封表面出现局部缺陷，例如由于磨损，可动密封元件与转子的滑动隔离接触表面的邻接特征变化，会使得确定传送容积中局部压力的液阻的扩展更大。甚至在总泄漏量变化很小的情况下，这也会在其转动中导致前述挤压力的振幅增大、摩擦增大以及磨损进一步加快。

实现有效值的可变成分的振幅确定了上述在外壳上固定有可动密封的泵所固有的摩擦损失水平。

因此，上述的转子静液压平衡和可动密封的所有解决方法，没有提供转子和可动密封的完全平衡。如果滑动隔离接触表面的邻接特征不理想，例如由于磨损而出现密封表面的局部缺陷时，在转子密封元件和外壳之间的摩擦对中出现很大的挤压力。对于提供这种大挤压力的需要，确定面密封的密封肩的滑动隔离接触的具有相对较大的宽度，这又在其转动中进一步增加密封表面局部缺陷对于压力不平衡的影响。

所有上述结构的特征在于增大消耗性的损失而降低了它们的效率。所述通过转子和可动密封的液压平衡降低摩擦的方式，没有产生完全的平衡，并且对于由于局部缺陷的外形和工作流体的污染物而造成的滑动隔离接触的密封表面邻接特征变化没有抵抗能力。即使泄漏量的变化无关重要，从对于容积效率的影响来看，也会导致机械和总效率的大大下降。

发明内容

本发明的目的是制造一种转子和运动密封的静液压平衡装置，抵抗机械元件的磨损以及工作流体污染物，与克服叶片室中空化的装置不矛盾，并增加在凹槽中带叶片的转子机械的效率和可靠性。

为了解决制订的任务，转子被制成适合的，即包括两个主要部分：工作部分以及执行运动密封功能的支撑部分。转子的工作部分具有叶片室，并且在其工作表面上制有连接这叶片室的环形槽，叶片运动学上地连接至外壳上安装的叶片驱动机构。带有入口和出口的外壳，容纳带有向前传送限制器和向后传送限制器的支撑盖板和工作盖板，连接至可以互逆旋转的转子。外壳的工作盖板与转子工作部分的工作表面滑动隔离接触并且在环形槽中形成工作室，工作室被与向后传送隔离的转子装置滑动隔离接触的向后传送限制器以及与叶片滑动隔离接触的向前传送限制器分隔开，形成与入口液压连接的工作室抽吸腔以及与出口液压连接的工作室泵送腔。向前传送限制器和叶片驱动机构被制成可以由叶片从泵送和抽吸腔中分隔出工作室的至少一个中间叶片腔。

外壳的支撑盖板与位于转子工作部分工作表面相反处的转子支撑部分的支承表面相滑动隔离接触。转子的支撑部分通过包括可变长度力室的转子元件而运动学上地连接至转子的工作部分，从而与转子工作部分同步旋转，且能够轴向运动和倾斜，至少足以提供转子的所述两个部分与外壳相应盖板的滑动隔离接触。在转子支撑部分和外壳支撑盖板之间制有带支撑装置的支撑腔。各个形成的中间叶片腔、以及泵送腔和抽吸腔通过局部压力平衡装置而液压连接至至少一个可变长度力室以及至少一个支撑腔。选择支撑腔的形式、尺寸和位置以及隔离的装置，从而使得从外壳工作盖板推开转子工作部分的流体工作压力基本上等于从外壳支撑盖板推开转子支撑部分的工作流体压力，并且与之方向相反。可变长度力室被制成在转子旋转的任何角度，包含在可变长度力室中的工作流体的压力基本上平衡于从相应外壳盖板推开所述转子部分的工作流体压力，只提供隔离所需的小挤压力。

附图说明

通过以下所示的附图说明本发明的本质：

图1a-从转子工作部分那侧看的带有适合转子和对外壳力锁合的转子滑片机械，其中，切去了转子的四分之一，并且外壳的工作盖板、叶片驱动机构以及外壳连接元件没有示出；

图1b-从转子支撑部分那侧看的带有适合转子和对外壳力锁合的转子滑片机械，其中，切去了转子的四分之一，并且外壳的支撑盖板、叶片驱动机构以及外壳连接元件没有示出；

图2a-带有适合转子和对外壳力锁合的转子滑片机械，带有由位于转子外的连接元件连接的盖板(外壳为空心圆筒的形式)-轴向截面的平面穿过向前和向后传送限制器；

图2b-带有适合转子和对外壳力锁合的转子滑片机械，带有由位于转子外的连接元件连接的盖板(外壳为空心圆筒的形式)-轴向截面的平面穿过入口和出口；

图2c-带有适合转子和对外壳力锁合的转子滑片机械，带有由位于转子之内的连接元件连接的盖板(外壳为“线轴”的形式)-轴向截面的平面穿过入口和出口；

图2d-带有适合转子、对外壳力锁合的转子滑片机械，并且转子的支撑部分耦合着以“线轴”形式制成的转子连接元件-轴向截面的平面穿过入口和出口；

图2e-带有适合转子、对转子力锁合的转子滑片机械，并且转子的工作部分耦合着以“线轴”形式制成的转子连接元件，带有在转子的两个部分中的两个工作室以及两组叶片-轴向截面的平面穿过向前和反向传送限制器；

图2f-带有适合转子、对转子力锁合的转子滑片机械，并且转子连接元件以“线轴”的形式制成-轴向截面：平面穿过向前和反向传送限制器(视图1)并且平面穿过入口和出口(视图2)；

图2g-带有适合转子、对转子力锁合、叶片运动的枢轴特征的转子滑片机械，并且转子的工作部分耦合着以“线轴”形式制成的转子连接元件-轴向截面带有穿过向前和向后传送限制器的平面，并且带有与转子旋转的轴线垂直并且穿过环形槽的平面；

图2h-带有适合转子、对外壳力锁合的转子滑片机械，并且转子的工作部分耦合着以空心圆筒形式制成的转子连接元件-轴向截面的平面穿过入口和出口；

图2i-带有适合转子、对外壳力锁合而不带转子连接元件的转子滑片机械，并且转子的工作和支撑部分通过可变长度力室连接，所述力室工作使得转子的各部分相互吸引-轴向截面的平面穿过入口和出口；

图2j-转子滑片机械，其带有适合转子和对外壳力锁合，叶片运动的径向特征以及直接连接至环形槽并且直接连接至支撑腔的可变长度力室；

图3a-可变长度力室的实施例：一个力腔和一个活塞形式的带有球面的嵌入元件；

图3b-可变长度力室的实施例：一个力突出部分和一个圆柱形式的带有球面的容纳元件，以及由包括支撑腔和贯穿通道的转子支撑部分所支撑的贯穿通道；

图3c-可变长度力室的实施例：两个力腔和一个管状连接器；

图3d-可变长度力室的实施例：两个力突出部分和一个管状连接器；

图3e-可变长度力室的实施例：转子支撑部分中的容纳元件，转子工作部分中的力突出部分以及包括容纳元件和嵌入元件的连接器；

图3f-工作而使得转子各部分彼此吸引的可变长度力室的实施例；

图3g-可变长度力室的实施例：在转子工作部分中制成的一个容纳元件，包括支撑腔的第二容纳元件以及沿着转子支撑部分平面地滑动的贯通通道，圆柱形式的带有球面和贯通通道的连接器，由第二容纳元件支撑；

图4a-向前传送区域-环形槽的环形展开段；

图4b-向后传送区域-环形槽的环形展开段；

图5a-局部压力平衡装置的实施例：环形槽-转子工作部分中的通道-叶片室-力室中的通道-转子支撑部分中的通道-支撑腔；

图5b-局部压力平衡装置的实施例：环形槽-叶片中的通道-叶片室-力室中的通道-转子支撑部分中的通道-支撑腔；

图5c-局部压力平衡装置的实施例：力室-叶片室-叶片中的通道-环形槽-外壳操作单元中的通道-外壳操作单元中的支撑腔；

图5d-局部压力平衡装置的实施例：叶片室-叶片中的通道-环形槽-外壳操作单元中的通道-转子支撑部分中的支撑腔-转子支撑部分中的通道-可变长度力室；

图5e-局部压力平衡装置的一部分：外壳中径向槽形式的支撑腔，连接至转子支撑部分中纵向拱形槽形式的通道；

图5f-局部压力平衡装置的实施例：可变长度力室-环形槽-外壳操作单元中的通道-外壳操作单元中的支撑腔；

图6-叶片液压紧固(hydro-tightening)的实施例：通过带阀的通道与两个相邻中间叶片腔相连接的叶片室；

图7-底部卸载腔和底部密封突出部分的实施例：由两个底部突出部分从两个相邻的叶片室分隔、并通过通道与可变长度力室相连接的底部腔-环形槽的环形展开段；

图8a-支撑腔的实施例：转子中的支撑腔连接至转子中的通道-环形槽的环形展开段；

图8b-支撑腔的实施例：转子中的支撑腔连接至外壳中的通道-环形槽的环形展开段；

图9-带有适合转子和对外壳力锁合的转子滑片机械-抽吸、向前传送、泵送以及向后传送区域中的传送容积-环形槽的环形展开；

图10-包括位于功能元件和盖板的承载元件之间制出的抗变形室的外壳盖板；

具体实施方式

本发明的基本思想提供了适于用作转子旋转方向可逆以及旋转方向固定的泵或者液压马达的许多转子滑片机械实施例，以及用作液压机械传动装置的泵-马达组的许多转子滑片机械实施例。在本发明的某些实施例中，外壳固定在机组的架子上，转子相对外壳和机组的导轨旋转。在本发明的其它实施例中，转子可以固定在机组的导轨上，而外壳相对于它旋转。还可以具有一实施例，其中转子和外壳相对于机组的导轨旋转，例如如果转子机械是液压机械传动单元。下文中我们将不管转子机械在机组中的安装种类，而考虑转子和外壳的相对旋转。在任何情况下，转子都将表示在表面元件中具有环形槽并且具有叶片的单元，所述叶片在转子每次转动中都相对于转子进行周期运动，改变它们滑入环形槽的程度。在转子和外壳互逆旋转时，进口和出口相对于外壳的位置不变。

在下文中，将叙述包括所有必要元素的转子机械的优选实施例。还将详细叙述用作多功能泵的机械的优选实施例的结构和操作。

图1a、1b中描绘的适合的转子被分成两个部分：带有在其工作面形成的表面环形槽2的工作部分1，所述表面环形槽2形成工作室并且与图2a、2b中外壳的工作盖板3的隔离表面滑动接触；以及支撑部分4，其带有与外壳支撑盖板5的隔离表面滑动接触的支撑表面。转子的这两个部分通过转子元件的装配而彼此连接，使得它们能够同步旋转但是可能会彼此相对产生小的轴向运动以及倾斜，以在转子旋转时保持与外壳的两个盖板滑动隔离接触。上述转子元件的装配包括现有技术已知的旋转同步装置，例如以等角速度连接的形式制造的旋转同步装置，并且还包括图3a、3b、3c、3d、3e、3f的长度可变的转子力室6，从而使得在传送区域中从环形槽2中的工作室那侧和从力室6那侧作用于转子工作部分1的压力同步改变。为此，这种力室6的数量应当等于叶片室7的数量或者可以被叶片室7的数量除尽，并且各个可变长度力室6液压连接至转子工作部分1的环形槽2，从而各个腔在两个相邻叶片8之间的前面传送区域中在转子工作部分1的环形槽2中在转子旋转的过程中形成，并且特征在于其局部压力液压连接到其可变长度力室6，从而使得上述腔中的和与它连接的力室6中的局部压力基本上相等。在本发明的优选实施例中，各个可变长度力室连接至环形槽中最近的腔。

可变长度力室制造为使得它们长度的变化导致隔离所需的转子工作部分和支撑部分的前述互逆运动。根据本发明的精髓，在所述力室中的施加至转子工作部分和支撑部分的工作流体的压力，在给定压力下不取决于力室长度的变化。

所述可变长度力室可以不同的方式制造，例如使用风箱或者弹性侧壁。本发明优选实施例具有的可变长度力室包括安装为可以互逆运动的容纳元件和嵌入元件，嵌入元件的外壁与容纳元件的内壁滑动隔离接触，因此它们在隔离所需工作和支撑部分的所述互逆运动时密封力室。

可以将嵌入和容纳容纳元件制造为从转子各部分分离出来但是运动学上地连接到所述部分的元件。本发明优选实施例中提供的上述容纳或嵌入元件直接制造在转子的各部分上。第一实施例具有可以制造为位于转子工作或者支撑部分中的、如同筒状如图3a所示力腔14的容纳元件如果转子包括例如如下所述的连接元件，用于带有对转子力锁合的机械，上述力腔可以在转子的连接元件中制造。第二实施例具有图3b的嵌入元件10，嵌入元件10可以制造为如同活塞的力突起部分，位于转子的工作或支撑部分上以及位于转子连接元件上。

如果转子工作和支撑部分的所述互逆运动的幅度很小，则可以通过一对容纳和嵌入元件制成力室，例如图3a、3b的液压缸。

如果预期转子所述部分的所述互逆运动的幅度非常大，特别是互逆倾斜，本发明提供的可变长度力室实施例是两对容纳和嵌入元件，例如，当可变长度力室是由图3c所示的安装为可进行互逆运动的两个容纳元件11以及连接器12形式的、外壁与两个容纳元件内壁滑动隔离接触的一个嵌入元件形成时。

在图3g中，一个容纳元件制成为转子工作部分1中的圆柱形腔，而带有内部球形隔离表面和外部平坦隔离表面的第二容纳元件11安装为使其平坦表面与转子支撑部分4的平坦表面滑动接触。连接器12形式的嵌入元件具有外部圆柱形和球形隔离表面表面，相应地与容纳元件的内部圆柱形和球形表面滑动隔离接触。

在其它实施例中，力室由图3d所示的安装为可进行互逆运动的两个嵌入元件10以及连接器12形式的、内壁与两个嵌入元件的外壁滑动隔离接触的一个容纳元件形成，或者力室由图3e所示的第一容纳元件11和安装为可进行互逆运动的第一嵌入元件以及与第一嵌入元件结合到一个连接器12中的第二容纳元件形成，所述连接器12的外壁与第一容纳元件的内部滑动隔离接触并且内壁与第二嵌入元件的外壁滑动隔离接触。

在轴向运动和倾斜处的所述滑动接触的密封可以根据现在的工艺状况制造，例如在嵌入元件的外表面上使用图3a、3b、3c、3d、3e所示的球形密封肩13。

本发明优选实施例提供的可变长度力室使得当其长度变化时，所述力室的容纳和嵌入元件的互逆运动被引导为有效地与转子旋转的轴线平行。提供了一种所述力室的实施例，该力室中所容纳工作流体的压力趋于增加其元件端部之间的总长度，例如通过从容纳元件移出嵌入元件，或者通过推开滑动接触至连接器而连接的该对元件，以及趋于将转子的工作和支撑部分移动到靠外壳的相应盖板更近。对于如下所述的带有对转子力锁合的机械的实施例，本发明还提供了这样一种可变长度力室的实施例，该力室中容纳的工作流体的压力趋于降低其元件端部之间的总长度，例如通过将嵌入元件10推入到图3f所示容纳元件11中，并且将转子的工作和支撑部分移动到彼此更加靠近，以及移动到组合至位于转子工作和支撑部分之间的外壳操作单元中的外壳相应盖板。

如果需要，可以将力室制造为使得形成这些室的元件的所述互逆运动被引导为显然不平行于转子旋转的轴线。在这种情况下，假定提供转子工作和支撑部分运动连接的所述转子元件的组合包括转变力方向的装置，以便将力室元件的运动传送到转子的工作和支撑部分。所述转变力方向的装置可以包括杠杆、凸轮或者现有技术已知的用于类似目的其它元件。

图1a、1b、3c示出连接至叶片室7的力室6，并且力室6在转子的支撑和工作部分中包括力腔14，管状连接器12带有密封肩13，且管状连接器12的端部安装在所述力腔中，从而在转子工作和支撑部分的互逆轴向运动和倾斜处密封力室。

根据本发明，可变长度的力腔具有弹性元件，例如弹簧，从而在泵压力为零或者很低时，提供转子各部分到外壳盖板的密封压力。

通常，在环形槽2中传送区域中形成的工作室的中间叶片腔可以不连接到在叶片室7中传送区域中以及叶片8内侧形成的腔。在这种情况下，这些腔中的压力应当会有不同地改变，为了完全平衡，需要将各个腔与相应的可变长度力室6并置。它们的数量要可以被叶片室的数量整除。但是为了提供叶片8工作面沿着图4a的向前传送限制器15滑动的自密封，方便地将位于叶片室7内的腔从叶片的与密封面相反的那侧连接到位于所述叶片和相邻叶片之间在环形槽2中的腔，从该腔所述叶片将流体移位至泵送腔。另一方面，在流体液压马达的情况下，移位所述叶片。因此，在通常情况下，为了提供叶片8到向前传送限制器15的静水力学紧固，所述叶片室7中的腔应该连接至所述叶片和相邻叶片之间在环形槽中的具有更高压力的两个腔。在这种情况下，叶片的相反表面应该受到比密封面更大的力作用，并且叶片8应该被与进口和出口之间的压力差成比例的力压至向前传送限制器15。为了防止叶片8表面和向前传送限制器15之间的摩擦损耗过大，叶片的上述表面应当具有叶片卸载腔16，叶片卸载腔16液压连接至邻近叶片和叶片密封突出部分17相反表面的叶片室中的腔。叶片卸载腔以及叶片密封突出部分的形式和面积应当通过对叶片表面与传送限制器滑动隔离接触的间隙中的泄漏率和叶片表面在向前传送限制器上的摩擦损失量之间的比例进行优化而确定。

本发明的一个优选实施例提供了轴向可动叶片8，轴向可动叶片8包括通过通道18，通道18将所述叶片室中的腔连接至向前传送限制器上滑动的叶片表面上的叶片卸载腔16，并且叶片密封突出部分17制造为使得所述叶片卸载腔16连接至上述中间叶片腔。本发明另一个实施例提供了图5a所示的在转子工作部分中形成的通道19，通道19将所述叶片室中的腔连接至环形槽2中相应的中间叶片腔。

在这样的腔连接方式下，隔离传送体积的数量等于转子工作部分的叶片室的数量。因此，力室的数量可以与之相同。

如果该机器是可以转变的，即要用作泵或者马达，并且如果该机器可以逆转，即可以改变工作流体的流动方向而不改变转子旋转的方向，在工作模式改变的时候，相对于向前传送区域中选定叶片室压力更高的腔的位置改变。在这种情况下，为了提供叶片的所述液压紧固，叶片室至环形槽的上述液压连接的通道设置有阀元件69，从而使得叶片室连接至所述叶片和图6中压力更高的相邻叶片之间的环形槽中的腔。在这样的实施例中，可以使得某些可变长度力室通过通道直接连接到叶片之间的环形槽中的腔，而其它可变长度力室连接到叶片室。在这样的连接情况下，可变长度力室的数量应当合理地选择等于转子工作部分叶片室数量的两倍。在这种情况下，在向前传送限制器15上滑动的叶片密封突出部分17将叶片卸载腔16从环形槽2中的两个相邻中间叶片腔分离出来。还提供了这样的实施例，通过叶片中的通道，由所述通道的壁限定叶片卸载腔。

所述可变长度力室中的压力总是等于环形槽中相应腔中的压力。为了平衡流体从外壳工作盖板那侧作用给转子工作部分的压力以及流体从力室那侧作用的压力，应当根据转子工作部分和外壳工作盖板之间的压力分布构造而选择力室的尺寸、形式和位置。所述压力都是通过位于工作室腔中的流体和在不同压力的工作室相邻腔之间流动的流体以及通过表面密封间隙流出工作室的腔之外的流体而形成的。

本发明提供了两个向后传送隔离的转子装置的实施例。

在向后传送区域以及向前传送区域中的第一实施例中，通过叶片工作面的点与相应传送限制器表面的滑动接触而提供隔离。在这种情况下，确定了工作流体将转子工作部分从外壳工作盖板推开的压力几何分布的腔以及转子工作部分和外壳工作盖板之间的相应密封的构造，在两个传送区域中是相似的，并且允许容易地确定力室所需的特征。但是应当考虑到，在这种情况下，相对于选定叶片室具有更高压力的最近的中间叶片腔应当不同于如上所述的用于向前传送区域可逆或可改变机器的向前传送区域和向后传送区域。因此，为了叶片的液压紧固将叶片室与环形槽液压连接的实施例和力室实施例，应当与上述用于这种机器的实施例相似。

在设计的第二实施例中，是通过叶片8与向前传送限制器15表面的滑动接触而提供图4a所示的向前传送区域B中工作室中的隔离，并通过转子表面中环形槽底部的一点与向后传送限制器21表面的滑动接触而提供图4b所示的向后传送区域D中工作室中的隔离。在这种情况下，对于向前和向后传送区域，环形槽中连接到相应力室的腔的构造以及相应密封的构造通常是不同的。最终，在向前和向后传送区域中的传递体积中的相同压力下，从外壳工作盖板那侧作用到转子工作部分的流体压力值不同。此外，如果施加在转子的相同段片上，施加至转子工作部分的这些力的中心会移位。用于转子工作部分的流体压力中心的移位值取决于叶片表面密封面和环形槽底部点相互之间的位置和尺寸。

为了使得恒定构造的力室可以对在两个区域中从工作室那侧作用于转子的工作部分上的效用进行平衡，通过使得转子中槽底部表面上密封点的区域最小并使得这些部分最靠近叶片工作面的密封点，从而提供了一种使得环形槽中腔几何特征变化最小的方法。为此，在叶片之间的环形槽底部的表面具有如图4b所示的底部卸载腔22和密封突出部分23。所述底部密封突出部分与向后传送限制器相滑动隔离接触并且在向后传送区域D中分隔出相邻的传送体积。

对于可逆或者可改变的机械，图7中的本发明优选实施例提供底部卸载腔和密封突出部分的实施例，其中，两个相邻叶片室7之间的环形槽底部的每一点都具有至少两个密封的突出部分23和一个位于它们之间的卸载腔22，从而在所述向后传送区域中，通过两个所述底部密封突出部分与向后传送限制器21的滑动隔离接触而从两个最靠近的叶片室7中分离所述底部卸载腔。在这种情况下，局部压力平衡装置包括转子工作部分中的通道24，各个底部卸载腔22通过通道24连接至在角距离上最靠近的可变长度力室6。还提供了这样的实施例，其中所述通道24的横断面尺寸接近甚至等于底部卸载腔的尺寸。在后面的情况中，所述底部卸载腔由所述通道的壁限界。

对于高压腔位置相对于进口和出口固定的机器，两个相邻叶片室之间的环形槽底部的每个点都具有一个与两个所述叶片室的第一个相邻的密封突出部分和一个卸载腔，叶片将向前传送区域中的所述底部卸载腔从高压腔分离开，并且卸载腔连接至第二个所述叶片室。图7中示出了位置彼此尽可能靠近的叶片密封突出部分17和相邻的底部密封突出部分23，即在相应表面的相邻点上。

在所述实施例的底部卸载腔和密封突出部分的情况下，选择力室的尺寸使得可以在两个传送区域中轴向平衡转子的工作部分。从外壳的工作盖板那侧作用于转子工作部分的压力中心的移位，将会导致出现力的可变转矩，从而会使得转子的工作部分绕着与转子旋转轴线相垂直的轴线转动。因此，该力室的位置移位，从而在向前和向后传送区域中的力矩增大彼此补偿。

为了在转子工作部分的工作面和外壳工作盖板的相应表面之间提供密封，适当地选择转子内侧力室的形式和尺寸，从而使得转子工作部分向着外壳工作盖板密封件轻微挤压。为了提供所需的挤压，所有可变长度力室的总横截面积应该超过环形槽在垂直于转子工作部分旋转轴的平面上的投影面积，超出的值取决于转子工作部分的滑动隔离接触表面与外壳工作盖板的邻接面积和特征。

例如，在所述滑动隔离接触表面之间的平的间隙计算压力平衡的情况下，需要给所述环形槽投影面积至少增加所述滑动隔离接触面积的50％。在非平坦隔离表面以及它们之间间隙的情况下，转子工作部分与外壳工作盖板的滑动隔离接触面积乘以相应系数同时加上所述环形槽投影面积，所述相应系数可以根据经验确定。

考虑可变长度力室的弹性元件的弹性以及转子工作和支撑部分互逆运动所必须克服的摩擦力，而确定所述超出面积的最小需要值。所述摩擦力包括力室的嵌入和容纳元件与传送扭矩的转子元件(例如相等角速度的连接)之间的滑动隔离接触中的摩擦力。

对转子的支撑部分进行平衡：支撑腔和和局部压力平衡装置。

图1b所示的转子支撑部分4受到从可变轴长的力室6那侧向着外壳的支撑盖板5的相应表面的均匀的力。因此，转子的工作和支撑部分移动分开，紧靠着外壳的相应密封表面。

各个可变轴长的力室6，包括与向前传送限制器15和向后传送限制器21相对地定位的那些，通过局部压力平衡装置液压连接至转子工作部分1工作室(2)的最近的腔，并且最近的支撑腔25限定在转子支撑部分4的支撑端表面和外壳支撑盖板5的表面之间。

局部压力平衡装置在下文中为一组相互连通的通道和腔，所述通道和腔形成液压管路歧管，各个可变轴向长度的力室通过所述液压管路歧管而液压连接至工作室中所述位置的腔以及所述位置的支撑腔。因此，从转子工作和支撑部分液压平衡的观点看，在转子旋转的任何角度，以及从任何腔或力室的液压机容积效率所许可的任何泄漏的情况下，力室中的压力基本等于液压连接至它的腔中的相应压力。可以在转子和外壳中都制出所述通道和腔。在后一情况下，在转子旋转的过程中，外壳的通道和腔连接至转子的通道和腔。

对于带有至外壳力锁合的机器的各种实施例，本发明的下述优选实施例提供了由图5b所示转子中的通道和腔而实现的局部压力平衡装置。在这种情况下，局部压力平衡装置的液压管路包括转子工作部分中的通道，该通道将转子的工作部分1的环形槽2连接至可变轴长的力室6，例如，叶片8中的通道18，以及叶片室7，直接连接到所述力室6，包括力室6中的贯通通道26，并且还包括转子支撑部分27中的将力室6连接到支撑腔25的通道。

对于带有对转子力锁合的机械的各种实施例，本发明的下述优选实施例提供了图5c、5d、5e所示的局部压力平衡装置，使得转子中的通道和腔与外壳中的通道27-1和腔25相结合，在这种情况下，将转子工作部分的环形槽连接至外壳的支撑盖板5和转子的支撑部分4之间的支撑腔。

在本发明的优选实施例中，在转子的支撑部分4中形成上述支撑腔25。在图5b、8a、8b中，转子支撑部分的支撑腔通过通道27或27-1连接至在连接器12中带有通道26的转子内的力室6。因此，各个支撑腔中的压力总是等于相应可变轴向长度力室中的压力，以及等于转子工作部分的工作室的相应腔中的压力而与密封面的缺陷、端部密封中的间隙的尺寸以及相应的从支撑腔和它们之间的泄漏无关。所述泄漏取决于外壳支撑盖板与转子支撑部分的支撑腔隔离装置的滑动隔离接触表面的邻接的特征。这些支撑腔的隔离装置包括腔之间的隔离堤坝57；它们与外壳支承板的邻接特征决定了支撑腔和外周端部密封58之间的泄漏；它们与外壳支承板的邻接特征决定了从支撑腔到图1b所示排水区的泄漏。

支撑腔25在转子支撑部分外端上的位置、形式和面积考虑了隔离支撑腔装置与外壳支撑盖板的滑动隔离接触的面积，以及其中的压力分布被选择为使得，从可变长度力室作用于转子支撑部分上的压力基本上被来自支撑腔的压力所平衡，只留下隔离所需要的转子支撑部分作用于外壳的相应密封元件的很小压力。因此，支撑腔实际上实现了卸载转子支撑部分的作用。本发明还提供了带有直接连接到可变长度力室的支撑腔的实施例。

为了提供转子支撑部分向外壳支撑盖板的所需的隔离挤压，可变长度力室的总横截面积超过了支撑腔投影在垂直于转子支撑部分旋转轴的平面上的总面积加上支撑腔的隔离装置的总面积乘以相应的重量比，该重量比由转子旋转角面积的平均值以及转子支撑部分与外壳支撑板的滑动隔离接触表面的相邻的特征所确定，例如在平坦表面情况下，等于50％，如以上对转子工作部分所述的。所需的最小超出面积还取决于力室弹性元件的弹性以及转子工作和支撑部分相互运动所必须克服的上述摩擦力。

对于如液压马达或者泵等机器的实施例，在一定范围的转速和吸入压力下工作，在叶片室中不会产生空化的选定叶片运动类型下，支撑盖板也可以没有腔。带有散布腔从而减少空化可能性的外壳盖板的变例如下所述。

在转子支撑部分中的支撑腔的数量等于转子工作部分中叶片室的数量或者是转子工作部分中叶片室数量的数倍。

在优选实施例中，支撑腔的数量等于可变长度力室的数量和转子工作部分中叶片室的数量，并且支撑腔面积与相应隔离装置与外壳支撑盖板滑动隔离接触的面积的一半的总和，等于在向后传送区域中在转子工作部分环形槽中形成的相反腔的面积以及相应隔离装置与外壳工作板滑动隔离接触面积的一半的总和。

在特别的情况下，转子的支撑部分具有环形槽和位于叶片室中的叶片。闭合了环形槽的叶片将其分为独立的支撑腔，其局部压力通过局部压力平衡装置而与相应工作室和可变长度力室的腔中的局部压力相平衡。

在这种情况下，支撑盖板的表面可以包括向前和向后传送限制器。随后在转子的支撑部分和外壳的支撑盖板之间在环形槽中形成第二工作室。前述第二工作室可以制成如US3348494所述的与第一个相对称，或者如RU2215903所述的不对称。在后面的情况中，转子机械具有反向工作的可能，即它可以改变液体流动的方向而不改变输入轴旋转的方向。术语对称应当考虑在所有转子位置处压力对称。第二环形槽的尺寸可以不同于上述提供转子支撑部分平衡的第一个。支撑腔的隔离装置包括表面沿着外壳支撑盖板的向前传送限制器滑动的叶片，以及沿着外壳支撑盖板的向后传送限制器向后传递滑动的隔离转子装置。与上述转子工作部分的变型相似，转子支撑部分的叶片可以具有叶片卸载腔和叶片密封突出部分，同时向后传送隔离的转子装置可以包括任何一种叶片，或者转子支撑部分的环形槽底部的带有类似底部卸载腔和底部密封突出部分的部分。

对于在转子两个部分都带有环形槽和叶片并且在外壳两个盖板上都带有传送限制器的机器，根据转子各部件限定出“工作”和“支撑”部分是公知的，被用于统一术语。

本发明还提供了在外壳工作盖板上带有多于一对向前和向后传送限制器的实施例。各对限制器形成了在连接至相应入口和出口的环形槽中的一对辅助抽吸和泵送腔。这种多循环机器中的叶片驱动机构使得各个叶片在转子的一个循环过程中，以与外壳工作盖板上限制器对的数量相同的次数，进行相对于环形槽的重新定位循环。

多循环的实施例可以应用于上述带有两个环形槽(在转子的工作和支撑部分中)的机器。在这种机器中，外壳的工作和支撑盖板具有相同数量的向后和向前的传送限制器。本发明提供了在转子工作和支撑部分的环形槽中形成的抽吸和泵送腔的对称和反对称位置。

因此，对于通过密封表面邻接的所述特征而确定的不取决于泄漏的所述滑动隔离接触的表面邻接的任何特征，从外壳相应盖板作用于转子工作和支撑部分的工作流体的可变压力，基本上被从力室作用的流体的相同的可变压力所平衡。端部密封所需的较小挤压力可以变得非常小。

局部压力平衡的装置意指大流通面积且小液流阻力的通道27，这使得它们几乎不可能被悬浮的颗粒物质所阻塞，并且消除了工作流体中的悬浮颗粒物质对所述压力平衡的影响。在本发明的特别实施例中，通道27的横截面尺寸接近于支撑腔25的横截面尺寸，或者甚至与其相等。

由于局部压力平衡装置的所述性能，无论由于隔离表面上的局部缺陷，例如由于磨损，所引起的在不同传送体积中的局部压力的分散有多大，都不会显著地干扰转子各部分的平衡。

熟悉本领域的人员会发现移除重要的不平衡的因素，会造成滑动隔离接触面积的显著减少。在本发明的优选实施例中，转子支撑部分的支撑腔的隔离装置与支撑盖板的滑动隔离接触投影到垂直于转子旋转轴线的平面上的总面积，明显小于支撑腔面积的总和；并且转子工作部分与外壳工作盖板的滑动隔离接触投影到垂直于转子旋转轴线的平面上的总面积，明显小于转子工作部分的环形槽在相同平面上的投影面积。因此，在局部缺陷的情况下，无论带有外壳盖板的转子各部分的滑动密封接触的间隙中压力分布如何变化，这些变化对作用于转子各个部分的压力平衡的影响变得无关重要。

在支撑盖板中实施与抽吸腔相反的分布抽吸腔，降低了空化的趋势，因为前述分布抽吸腔提供至相应叶片室的液压连接，其中，工作室的抽吸腔28穿过转子中或外壳中的其它叶片室或者通道。在抽吸腔中，几个叶片在相同时间处在不同的加速或减速阶段，如图9所示。抽吸腔中的叶片室7通过力室6连接至前述分布抽吸腔28-1，在它们的转动中通过通道27连接至转子支撑部分的支撑腔25，形成连通液压管路。通道27以及前述液压管路其它元件的液阻很低。因此在这种情况下，通过分布抽吸腔，这些叶片中的通道18平行连接。流体以大的轴向速度流动到叶片的叶片室内，没有通过在该叶片本身内的通道，而是通过了低轴向速度的叶片中通道，从而降低了前述叶片室中的压降。在这种情况下，自抽吸的最高速度的增加程度取决于同时在抽吸腔中的叶片的数量。如果在叶片之间而不是在叶片中制造通道，流向叶片室从而通过平行通道和散布腔以复位(replace)伸出叶片的流体再分布作用是相同的。最大自抽吸速度增加数倍是带有散布腔的泵的重要优点。通过外壳中的通道将散布腔连接到吸入孔，进一步增加了最终的转子旋转速度而不会产生空化现象。在散布泵送腔制成与泵送腔相反并且通过外壳中的通道连接到泵送口的情况下，降低了泵的液压损失。

克服空化趋势以及增加最终自抽吸速度的另一种方法是改变叶片的运动方式。如果将叶片的轴向运动替换为叶片绕着某轴线旋转，例如平行于转子旋转轴线的轴线，这样就不再需要叶片通道或平行通道，从而在叶片转动时，流体绕着它在大流动面积的叶片室中流动，而不会有任何明显的压力下降。为了实现这种装置，更方便的是使用带有对转子的力锁合而不是对外壳的力锁合的液压机械。接下来可以看到对于这两种结构之间的差别以及实现这种叶片运动的样本的详细说明。

对外壳和抗变形室的力锁合。

上述说明的转子机械实施例带有位于外壳的工作和支撑面盖板之间的转子以及在转子外表面上形成的工作室与支撑腔。工作流体作用于转子和转子各工作和支撑部分上的轴向压力相互平衡并且挤压转子的各个部分。挤压变形对于钢结构可以忽略。在这种机器中流体伸展压力的轴向分量作用于外壳。在下文中，这种结构将被称为对外壳力锁合的转子机械。

从转子机械内部作用于各盖板的压力没有反力从外面平衡。在更高的泵压力下，外壳的盖板和连接至盖板的元件的变形开始影响表面密封的质量。为了在高压下工作，本发明提供了液压静力装置，以防止外壳盖板的隔离表面变形。

在图10所示的前述液压静力装置的一个实施例中，外壳的表面盖板由两个元件构成：将工作流体的压力作用在其本身上的外部承载元件29；以及与转子相应部分滑动隔离接触的内部功能元件30。在这些元件之间制出与泵送腔相反的通过通道32连接至泵送腔的抗变形室31。选择抗变形室的形式、尺寸和位置，从而通过来自抗变形室31那侧流体的压力，补偿流体从转子那侧作用于外壳盖板的内部功能元件29上的压力。最终，盖板的外部承载元件29承受由它们引起的压力和变形。而被卸载了工作流体压力的内部功能元件不会受到任何变形，并且保持着密封面的形式以及密封的质量。抗变形室31沿着周边被密封，从而使得盖板的承载元件29的变形不会导致该室的泄漏。

在对外壳力锁合的转子机械中，连接外壳盖板的元件可以两个实施例制成。第一实施例提供的连接元件例如空心主体，如同在其中容纳转子的盖板之间有一定间距的套筒，如图2a，2b所示。本发明还提供了如图2c所示的类似线轴的外壳，其中外壳的连接元件33穿入安装在轴承34上且位于外壳表面盖板3和5之间的转子之内，外壳表面盖板3和5通过紧固螺母35连接在外壳的连接元件33上。

对转子的力锁合。

还有另一种液压静力装置的实施例，用于防止对转子力锁合的转子机械的前述滑动隔离接触的外壳表面的变形。由于转子承受环形槽中工作流体压力的径向分量，所以它要制成具有足够的硬度和刚性。

对转子力锁合的机器将外壳工作和支撑盖板结合到位于转子工作和支撑部分之间的外壳操作单元内，从而使得转子工作部分的工作面与外壳操作单元的工作盖板表面滑动隔离接触，并且使得转子支撑部分的支撑面的表面与外壳操作单元的支撑盖板的表面滑动隔离接触。

外壳的操作单元可以制成整体的部分。在这样的实施例中，通过与转子工作部分的工作面滑动隔离接触的操作单元的表面而实现工作盖板的功能，并且通过与转子支撑部分的支撑面表面滑动隔离接触的操作单元的相反的工作面实现支撑盖板的功能。在下文中，外壳这种操作单元的相应部分应该被认为是外壳的工作和支撑盖板。

本发明提供的上述转子元件的组合，提供了下述实施例中转子工作和支撑部分的运动连接物，该实施例包括转子连接元件，工作流体的趋于从外壳操作单元的盖板将转子工作和支撑部分挤出的伸展压力被传递到转子连接元件上。前述连接元件可以通过可变长度力室连接转子的两个部分，或者它可以通过前述力室连接转子的一个部分并且刚性耦接至转子的另一个部分。

在本发明的一个实施例中，转子的形式类似于图2d、2e、2f、2g所示的线轴，带有两个单独的大直径部分36，两个单独的大直径部分36通过转子连接元件37的较小直径的中间部分相连。工作室位于一个或两个大直径部分的内工作面上。

通过外壳操作单元38中的通道实现工作流体的泵送和抽吸。对于泵可浸没在水中的实施例，可以没有抽吸通道。操作单元的外工作面执行的功能与对外壳力锁合的泵中外壳的工作和支撑盖板的内部功能元件相同。它们中的至少一个将向后传送限制器和向前传送限制器承载在其上。

在本发明的这样的实施例中，转子同样可以由两个可以彼此相对移动的部分制成：工作部分1，包含带有叶片8和环形槽2的叶片室7；以及支撑部分4，包含支撑腔25或者还包含环形槽和叶片，用于带有两个工作室的实施例。前述转子的第一部分刚性耦接至转子连接元件，例如，它被制成刚性线轴，而第二部分被制成环形元件，放在转子连接元件的中间部分上，通过可变长度力室连接至第一部分。图2d示出的机械中，转子工作部分被制成环形元件，而图2g中转子的支撑部分被制成环形元件。

在图2e示出的转子实施例中，带有位于转子两个部分中的两个工作室以及两组叶片，转子的一个部分被制成环形元件。外壳的两个盖板，即外壳的操作单元38的两个工作面都具有向前传送限制器15和向后传送限制器21。在这种情况下，相对于转子各部分和外壳盖板的限定“工作”和“支撑”也是相对的，并且惯于作为通常的术语。

图2f示出的转子实施例带有制成线轴的单独转子承载元件39。转子的工作部分1和支撑部分4安装在这种承载元件的中间连接部分上。在这种情况下，可以在该第三承载元件的内表面和转子的两个或一个部分(工作部分或者支撑部分)之间制出可变长度力室6。

在这种机械中，工作流体压力的伸展分量由转子足够刚性的部分承受，或者由转子的变形不会影响泄漏的那些部分承受。

对转子力锁合的机械，难以使用转子的支撑部分在工作室和叶片室之间交换工作流体，因为那所需要的中间转子通道的长度大且形式复杂。因此，在这种机械中可以通过改变叶片运动特征和它们的形式而克服空化的趋势。

图2g示出的机械实施例所带有的转子工作部分被制成线轴。要在这种结构中定位叶片驱动机构，可以使用转子工作部分1的后面和外壳40的相邻部分。叶片8位于转子工作部分1的叶片室7中，可以绕着平行于转子旋转轴线9的轴线41旋转。各叶片都具有穿过转子工作部分1后表面的轴向突出部分42。轴向突出部分42具有枢轴臂43，在转子旋转时枢轴臂43在凸轮导槽44上滑动并转动叶片，从而在向前传送区域中叶片切断环形槽2，而在向后传送区域中叶片从环形槽移动到叶片室7中。通过叶片转动而产生的流体流动，不会导致任何会造成空化的显著压力下降。这种结构中工作室的深度可以增加，从而使得在相同尺寸下排量增加。增加工作室深度与转子及外壳密封表面直径的比率，又会使得总功率中摩擦损失的部分降低，并使得液压机械的效率更高。

带有对转子力锁合的机器的外壳操作单元处在流体的均匀压缩压力作用下并总体上平衡，即有效地防止其滑动隔离接触表面变形。其安装在外壳上的类型应当可以从泵的工作室输入-输出流体，并且它应当防止操作单元绕着转子的旋转轴线相对于外壳旋转(外壳本身可以相对于整个液压机械系统的架子旋转)。

为了平衡外壳操作单元和转子各部分之间腔中的压力，所述机械应当具有通道连接至转子支撑部分4的支撑腔25、转子内的力室6、工作室内的叶片室7和腔。这些通道可以制成在转子中穿过中间转子连接部分。带有对转子力锁合的机械的实施例在外壳操作单元38中提供了通道27-1，包括图5c-5f所示的向前传送限制器和向后传送限制器。在这种情况下，传送区域中外壳操作单元38中的贯穿通道27-1应当制成防止工作流体在相邻的传送体积和抽吸及泵送腔之间流动。这意味着与相应传送限制器的隔离表面滑动隔离接触的叶片密封突出部分17或底部密封突出部分23应当完全切断操作单元38的通过相应位置的前述贯穿通道27-1，而向前传送限制器15或向后传送限制器中被叶片8或者环形槽2的底部的表面从转子工作部分1那侧切断的通道，同时被转子支撑部分4的表面与外壳操作单元38的支撑盖板5的滑动隔离接触部分切断。

本发明还提供了这样的对转子力锁合的机械的实施例，其中支撑腔25不是在转子支撑部分4的支撑表面中制出，而是如图5c、5e、5f所示在外壳操作单元38的支撑盖板中制出。在该实施例中，支撑腔隔离装置包括位于外壳中腔之间的隔板，所述隔板抵接转子支撑部分的特征确定了支撑腔之间的泄漏；还包括外周隔离表面，其抵接转子支撑部分的特征确定了从支撑腔到排水区域的泄漏。

外壳操作单元支撑盖板上的这些支撑腔的位置、形式和面积考虑了支撑腔隔离装置的与转子支撑部分滑动隔离接触面积以及其中的压力分布，被选择为使得可变长度力室中容纳的工作流体的趋于将转子支撑部分压向外壳操作单元支撑盖板的压力基本上被从支撑腔那侧的压力所平衡，只提供很小的压力使转子支撑部分作用于外壳的相应密封元件，用于隔离的需要。

这些腔的径向尺寸选择为提供转子支撑部分的所述基本平衡，并且它们的拱形尺寸选择为防止工作流体在相邻传送体积和抽吸及泵送腔之间泄漏。这意味着，在通道27之间(图5e)包括堤坝、且与外壳操作元件38的隔离表面滑动隔离接触的转子支撑部分4的隔离表面，应当通过相应的位置完全切断操作单元38的前述支撑腔25。在如图5c、5f所示的实施例中，转子支撑部分4的支撑面的表面可以没有腔。在外壳操作单元的支撑盖板中的前述支撑腔25，通过前述通道27-1液压连接到转子工作部分1的工作室中的在角距离上邻近的腔，从而使得在向前传送限制器15或向后传送限制器21中制出的、并且被叶片8表面或环形槽2底部从转子工作表面那侧切断的各个通道27-1连接到支撑腔25，支撑腔25同时被转子支撑部分4的表面与外壳操作单元38支撑盖板5的滑动隔离接触切断。

在本发明的特别实施例中，通道27-1的横截面尺寸接近于支撑腔25的横截面尺寸，甚至与其相等，如图5e所示。

还有另一种可能的带有对转子力锁合的机械实施例，转子不是制成如线轴，而是制成如图2f所示的空心主体(套筒)，带有容纳着制成空心圆筒45的中间部分的转子连接元件37，连接至转子的分离面部分46，从而在转子内部形成与安装在其上的外壳操作元件38的间隔。在这种情况下，外壳的操作单元借助于轴线穿过转子分离面部分46之一的轴47而安装在外壳上。为这种转子提出的解决方法类似于线轴式的转子。

也可以通过图2i所示的可变长度力室6的组合直接连接转子的支撑和工作部分，使得在它们中容纳的工作流体趋于将转子的工作部分1和支撑部分4移动到彼此更加靠近，并且平衡迫使它们离开外壳操作单元38以及使之彼此分离的压力。

由于所述可变长度力室可以在转子的各部分逆运动(包括倾斜)时保持厄米矩阵性(hermiticity)，这种机械转子中的力室，当其安装在工作或支撑部分的与外壳操作单元相反的那侧上时，此外它的主要功能是还实现了防止转子相应部分的隔离表面在工作流体压力轴向分量的影响下发生变形的功能，类似对于外壳力锁合的机械中的抗变形室。因此压力使得支撑力室的转子连接元件的外部变形，而该变形对于隔离并不重要。

带有对转子力锁合的结构会导致转子复杂化，但是可以大大简化和减轻外壳的结构。如果将这种结构用作例如其中转子和外壳都相对于机组架旋转的双引擎或多引擎液压机械传动中的泵发动机，这会是很重要的。叶片驱动机构在转子外面上的定位以及叶片运动特征的改变可以增加工作室的相对深度以及机械的效率，并且可以消除叶片室中空化的根源。

本发明所述实施例中的局部压力平衡装置包括一组转子中的通道，并且在某些实施例中，它们还包括外壳中的通道，特别是在外壳的操作单元中的通道。根据本发明特别实施例的结构，前述转子中的那套通道包括将可变长度力室连接到转子工作部分环形槽上的通道，或者将可变长度力室连接到支撑腔的通道，或者将支撑腔连接到转子工作部分环形槽上的通道，或者所列通道的结合。前述转子中的通道可以包括叶片室、叶片中的通道以及力室中的通道。

本发明还提供了将可变长度力室直接连接到环形槽上的实施例，如图5f所示，或者将可变长度力室直接连接到支撑腔上的实施例，如图2j所示。在后面的情况下，提供了带可变长度力室6的机械的实施例，包括容纳元件，其形式是直接与转子工作部分1的环形槽2连接的转子工作部分1的力腔14、与转子支撑部分4和支撑盖板5之间的支撑腔25直接连接的转子支撑部分4的力腔14；以及嵌入元件，其形式是放入前述力腔中的连接器12。在这样的实施例中，局部压力平衡的装置包括转子中在力室6与环形槽2所述直接连接处形成的如图2j所示的开口48，连接器12中的通道26以及在力室6与支撑腔25在直接连接处形成的开口48-1。在这样的带有对转子力锁合的机械中，局部压力平衡装置包括转子中力室6与环形槽2所述直接连接处形成的开口48，以及位于外壳操作单元38中的将环形槽2连接到支撑腔25的通道27-1。

所提供解决方案的概述。

因此，消除由表面密封中的摩擦和空化而导致能量损耗的因素以及使得泵更加可靠的要素如下：

转子由两个部分制成：通过可变长度力室连接的工作和支撑部分，因此改变力室的长度会使得转子工作和支撑部分进行少量互逆的轴向运动和倾斜，从而提供它们与外壳工作和支撑盖板的相应密封表面的滑动隔离接触。在转子支撑部分和外壳支撑盖板之间具有支撑腔。

局部压力平衡装置使得所有力室中的压力等于相应支撑腔和工作室的腔中的压力，独立于所有滑动隔离接触表面的邻接特征以及与其关联的泄漏量。由于力室和支撑腔的形式、尺寸和位置的选择，形成了作用于转子两部分相对面的压力的近似反射对称分布(reflectionsymmetric distribution)，从而单独平衡各个部分。转子各部分作用到外壳盖板上的、提供面密封中隔离所需的挤压力，以及与该挤压力成比例的摩擦损失，可以在合理范围内任意小。前述确定该挤压力的压力相等，不受滑动隔离接触表面邻接特征变化的干扰，特别是不受密封表面局部缺陷外形的干扰。

在这种情况下，转子或者定子(这里主要称作外壳)的一个单元，被制成承担工作流体本身的伸展压力，同时另一个单元承担工作流体本身的压缩压力。在承受工作流体本身伸展压力的单元中轴向压力作用下发生变形的元件，通过将压力从提供滑动隔离接触的带有平坦表面的元件引开而分离开。

在带有对外壳力锁合的泵中，通过转子支撑部分中的通道和外壳支撑盖板中的散布腔而实现将流体抽吸进入叶片室和力室。

前述通道具有大的通流截面，使得流体流动中不会有明显的压降，并且不会受到悬浮颗粒的影响。

具有对转子力锁合的泵的转子外面可以用于定位叶片运动旋转形式不会造成叶片室中明显压降的叶片驱动机构。

本发明一个实施例的详细说明。

为了详细叙述本发明一个实施例的结构和操作，我们应当考虑转子滑片机械的实施例，其带有对空心圆筒(《桶》)形式的外壳的力锁合并带有一个工作环形槽。

如图1a、1b、2a、2b、9和10所示，本发明的本实施例的转子滑片机械包括两个主要的单元：外壳和安装在外壳内可以旋转的转子。

所述转子包括带有叶片室7的工作部分1，在所述部分的工作面上制有恒定矩形横截面的环形槽2，环形槽2连接至叶片室7，用贯通通道18保持着叶片8。

外壳40制有入口49和出口50，并制有工作盖板3和支撑盖板5，每个盖板都包括承载元件29和内部功能元件30，还有在前述承载元件和功能元件之间制出并连接至出口50的抗变形室31，以及由支撑盖板功能元件上的堤坝(57)分开的散布的抽吸腔28-1和泵送腔51-1。

该机械的工作室在径向上由环形槽2的内表面限界，并且在轴向上由外壳工作盖板3的内表面和环形槽底部20限界。在工作室中，具有向前传送限制器15、向后传送限制器21，并且形成了连接至入口49的抽吸腔28，以及连接至出口50的泵送腔51。抽吸和泵送腔相应地通过外壳工作盖板3中的通道52、53而连接至入口和出口。

为了仔细分析工作流体传送过程中在机械中发生的工作过程，可以认为具有四个区域：抽吸区域A、向前传送区域B、泵送区域C以及向后传送区域D。

抽吸区域A对应于抽吸腔28的位置，而泵送区域C对应于泵送腔51的位置。向前传送区域B位于抽吸区域A和泵送区域C之间。在该区域中，容纳在工作室中叶片8之间工作室内以及连接至所述工作室的转子腔中的流体被从抽吸区域A传送到泵送区域C。在向后传送区域D中，部分流体从泵送区域C传送回到抽吸区域A。

向前传送限制器15安装在外壳的工作盖板上，位于向前传送区域B中的工作室中，并且与移动至环形槽2内的叶片8的表面相滑动接触，从而可以通过叶片从抽吸腔28和泵送腔51中分离出至少一个中间叶片腔62。

在本发明的其它实施例中，前述限制器被制成在轴向上可以运动。在其轴向运动的情况下，向前传送区域中工作室的横截面区域变化，从而改变了机械的排量。为了控制其轴向运动，机械应当具有向前传送限制器的驱动机构。在固定排量的机械中，前述向前传送限制器可以制成外壳工作盖板上的平坦隔离点。

向后传送限制器21安装在外壳的工作盖板3上，位于向后传送区域D中的工作室中，并且与向后传送的隔离转子装置相滑动接触，即与环形槽2的内表面滑动接触，从而分隔工作室的抽吸腔28和泵送腔51。

叶片驱动机构54被制成凸轮机构，包括安装在外壳40上的导向凸轮槽44载架55，叶片8的侧凸耳56在凸轮槽44中滑动。凸轮槽的形状确定了转子旋转时叶片轴向运动的特征。叶片驱动机构控制着叶片8在其旋转时相对于转子工作部分1的周期性运动，因此在抽吸区域A中叶片8轴向移出叶片室7进入环形槽2，而在向前传送区域B中切断工作室的横截面，在泵送区域C中移出环形槽2进入叶片室7，并在向后传送区域D中打开工作室的横截面。

向前传送限制器15具有接通部分，带有图1b所示的槽63。槽的尺寸和位置选择为通过开始其离开环形槽进入叶片室的轴向运动，而在叶片的表面上提供压力平衡。

本发明的其它实施例可以具有不同特征的叶片运动。相对于转子的任何种类的叶片运动通过叶片导致环形槽横截面关闭程度的周期改变都是可以的。例如，除了轴向运动的结构，还可以用叶片径向运动的结构，旋转运动的结构，以及它们的结合。在可变排量的泵中，前述机构应当运动学上地连接到可轴向运动的向前传送限制器上，从而对应于向前传送区域中工作室横断面区域的变化提供叶片移出叶片室而到环形槽的程度变化。

转子还包含图1b所示的支撑部分4，支撑部分4在外表面上具有支撑腔25。前述支撑腔通过支撑腔隔离装置(即隔离堤坝57和周边面密封装置58)的平面而隔离，由于前述平面与外壳支撑盖板5的功能元件30的隔离平面滑动隔离接触。

前述转子的工作和支撑部分相应地安装在外壳工作盖板3和支撑盖板5上的轴承34上，并通过接头61连接至入口轴60，从而使得它们同步旋转，但是可以彼此相对进行少量轴向运动和倾斜，所述少量轴向运动和倾斜至少足以提供转子的前述两个部分与外壳相应盖板的滑动隔离接触。

转子还包含可变长度力室6，力室6位于转子的工作部分1和转子的支撑部分4之间。在机械的该实施例中，前述力室由转子工作部分1和支撑部分4表面上的彼此相对的力腔14以及安装为可在前述力腔中滑动的管状连接器12形成。管状连接器具有密封肩部13。它们的形式、位置和尺寸选择为可以在转子支撑部分相对于转子工作部分轴向运动和倾斜的整个范围内提供力室的隔离。在可变长度力室中安装有弹簧59，以在没有压力的情况下提供密封。所有力室6的长度的相同变化导致了转子工作部分1和支撑部分4的向前互逆运动，而不同力室6的长度的不同变化则导致了转子工作部分1和支撑部分4的互逆倾斜。

本机械实施例中的局部压力平衡装置包括：叶片室7和叶片中的通道18，通过该通道18工作室的各个前述腔28、51和62连接到转子工作部分的力腔14；通道27，通过该通道转子支撑部分的力腔14连接到支撑腔25；以及连接器12中的通道26。前述通道具有很小的液阻，因此在通过任何前述通道的、对应于工作室最大许可泄漏量的工作流体流量下，通道中的压降基本上比标称的泵送压力小几百倍。因此从在转子旋转到任何角度时作用于转子各部分的压力平衡的观点看，在任何前述腔泄漏量的任何许可水平下，支撑腔中和力室以及与它连接的工作室内的腔中的局部压力基本上相等。

叶片的移进环形槽的表面具有叶片密封突出部分17，在与向前传送限制器滑动接触时关闭向前传送的中间叶片腔62。

环形槽2的底部20具有底部密封突出部分23，底部密封突出部分23在与向后传送限制器滑动接触时关闭了通过叶片中的通道18和叶片室7与力室6相连的底部卸载腔22。本机械实施例中底部密封突出部分23的滑动表面的面积等于叶片密封突出部分17的滑动表面的面积。

支撑腔25的数量等于叶片室7的数量。支撑腔25是椭圆形的，它们的径向宽度等于环形槽2的径向宽度。支撑腔25和堤坝57的面积总和等于环形槽2底部的面积。而且堤坝57滑动表面的面积等于底部密封突出部分23的滑动表面面积，而外周表面密封装置58与外壳支撑盖板5的隔离表面相滑动隔离接触的面积等于转子工作部分1与外壳工作盖板3滑动隔离接触的相应面积。支撑腔25定位为与环形槽2相对，而堤坝57定位为与底部密封突出部分23相对。

可变长度力室6的数量等于叶片室7的数量。可变长度力室6的横截面为圆形。力室6的横截面总和超过了环形槽2的底部面积以及转子工作部分与外壳工作盖板的滑动隔离接触面积的一半的总和，超出的值足够小，足以隔离，将转子工作部分1和支撑部分4压到相应的外壳盖板3和5上。

所述机械实施例的操作。

让我们考虑上述转子滑片机械作为泵的操作以及作用在转子工作和支撑部分上的工作流体的压力平衡。相同的论述对于修正上述叶片液压紧固的差别的液压马达也是符合的。为了考虑包括抽吸、向前传送、泵送和向后传送的完整的循环过程，我们应当考虑在传送时连接到一个选定叶片的叶片室上的腔形成的单个的传送体积。所考虑的初始时刻对应于抽吸区域开始时选定的叶片位置。应当基于传送体积的腔中以及与其相邻的密封间隙中的稳定的局部压力而考虑作用于转子部分的力的平衡。该泵如下进行操作：

在该循环的初始时刻等于转子一圈(one turn)的时候，选定的叶片位于向后传送区域和抽吸区域的边界上。

当图2a所示的输入轴60旋转时，扭矩通过接头61传送到转子的工作部分1和支撑部分4，从而使得它们相对于外壳40旋转。

如图1a、2b、9所示，在转子旋转时，叶片8的侧凸角56沿着导向凸轮槽44滑动，导向凸轮槽44的形式使得在抽吸区域A中叶片移出叶片室7而进入到环形槽2中。工作流体通过通道52和支撑盖板5中的抽吸散布腔28-1、支撑腔25和转子支撑部分中的通道27，以及通过力室6中的管状连接器12，将叶片室7中由于移动叶片8而空出的空间填满。除此之外，部分流体通过图9所示的叶片8中的通道18以及连接至抽吸散布腔的其它叶片中的类似通道进入到叶片室中空出的容积。前述的用流体填满叶片室7中由叶片8移出叶片室而腾空的空间，补偿了环形槽2中被叶片8部分所排出的容积。外壳支撑盖板5中的散布腔28-1以及通道52和27，降低了管的液阻——流体通过所述管在叶片8移出时填充叶片室7，这样降低了泵空化的趋势，并且使得可以增加最大自抽吸速度。

当力室中工作流体在低压和零压力作用下时，力室的力腔在图2a所示的弹簧59作用下而滑动分开。向前传送区域B中的凸出叶片通过其密封突出部分17滑动接触向前传送限制器15，并且从后面靠近图9所示的向前传送的中间叶片腔62，中间叶片腔62在旋转方向上由前一叶片8’的密封突出部分从前面切断。向前传送区域中转子支撑部分的隔离堤坝57与外壳支撑盖板的平坦隔离堤坝64滑动接触，并且从支撑腔25后面靠近，支撑腔25在转子旋转方向上由前一堤坝57′从前面切断。通过管状连接器12的密封肩13提供可变长度力室6的隔离。因此现在的传送容积65包括中间叶片腔62、叶片8中通道18、叶片室7、腔14和力室6的通道26的容积，并且转子支撑部分4中的通道27和支撑腔25在向前传送区域中变为关闭。

随着转子旋转时，当前的传送容积65在向前传送区域B内从抽吸区域A移向泵送区域C。由于相邻传送容积之间的工作流体的中间泄漏，随着前述传送容积移向泵送区域时，其中的压力增加。压力增加的特征取决于转子旋转的速度、出口压力、隔离接触表面的抵接特征，即向前传送区域中所有密封表面之间的间隙以及其上的局部缺陷，并且对于不同的传送容积会不同。但是由于局部压力平衡装置，如叶片8中的通道18的歧管、转子支撑部分中的通道27以及管状连接器12中的通道26，形成选定的传送容积的所有前述腔62、18、7、14、27和25中的压力是相同的。随着包括在所考虑的传送容积中的力室中的流体压力增加，流体的静液压力在作用于转子工作和支撑部分上的力的平衡中变得更加重要，而图2a所示的弹簧59的作用变得不太重要。在这种情况下，环形槽2的尺寸、转子工作部分与外壳工作盖板滑动隔离接触面积由如图1b所示的外壳工作盖板的密封肩66的宽度确定，而力室6的尺寸被选择为使得从中间叶片腔62那侧作用于转子工作部分的流体压力比力室6那侧的压力小选定的值，从而提供将转子工作部分1向外壳工作盖板3挤压所需的最小力。在考虑力室中的以及转子各部分与轴的接头连接中的摩擦力的基础上选择前述的压力差的值。同样地，转子支撑部分4的支撑腔25的尺寸和形式、以及如图1a所示的外壳支撑盖板5的密封肩67的尺寸，被选择为使得从支撑腔25那侧作用于转子支撑部分的流体压力比力室6那侧的压力小选定的值，从而提供转子支撑部分4向外壳支撑盖板5挤压所需的最小力。中间叶片腔62、力腔14和支撑腔25的相互位置被选择为使得工作流体作用于转子工作和支撑部分的反压力的矩最小。因此，从中间叶片腔那侧和从力室那侧作用于转子工作部分的压力基本平衡，即彼此相互平衡，除了用于从力室那侧对外壳工作盖板进行适当的面密封所需要的小挤压力。从支撑腔那侧和从力室那侧作用到转子支撑部分的压力基本以同样的方式平衡。

在向前传送区域的端部处，前一叶片8’的密封突出部分17移动到向前传送限制器15的接通部分。同时，选定传送容积的支撑腔25的前一隔板57′从隔离堤坝64移动到外壳支撑盖板5的泵送散布腔51-1的区域。在这里所述选定的传送容积连接至所述泵送区域。

通过泵送区域C，选定传送容积的所有腔和转子支撑部分4的支撑腔25之间的隔离堤坝在泵送压力的作用下。由于如图1a、50

1b所示的上述外壳支撑盖板5和工作盖板3上的力室6和支撑腔25和密封肩67和66的前述性能，从中间叶片腔62那侧和从力室6那侧作用于转子工作部分的压力、以及泵送区域C中从支撑腔25那侧和从力室6那侧作用于转子支撑部分4的压力，也彼此互相平衡，除了所需的从转子的各部分作用到外壳的相应盖板的最小挤压力。

由于这种相互平衡，转子的工作和支撑部分不会轴向变形，并且保持密封表面的平坦形式。

流体的压力通过抗变形室31传送到外壳工作和支撑盖板的外部承载元件29，它们的变形对于泄漏的影响小于相应功能元件30的变形的影响。这种功能元件仅仅占了挤压向承载元件所需压力的次要部分。它们的密封表面保持平坦并且提供隔离。

随着选定的叶片通过泵送区域，叶片的侧凸角56沿着导向凸轮槽44滑动，导向凸轮槽44的形式使得泵送区域C中的叶片从环形槽2移出而进入到叶片室7中。此时，通过叶片8中的通道18和管状连接器12中的通道26，工作流体从由移出叶片8占据的叶片室7中空间排出到出口50，补偿环形槽中被叶片排空的容积。因此，泵排量不取决于叶片的尺寸。

到了向后传送区域D，选择的叶片完全移入叶片室中。环形槽2中从前面和从后面相对于转子旋转方向与选定叶片相邻的底部密封突出部分23从泵送区域移动到向后传送区域，并且在那里与向后传送限制器的表面形成滑动接触，从而闭合环形槽中的底部腔。在向后传送区域中，转子支撑部分4的隔离堤坝57与外壳支撑盖板的平坦隔离堤坝64滑动接触，并且从后面关闭支撑腔25，而支撑腔25在转子旋转方向上从前面由前一隔离堤坝57’关闭。通过管状连接器12的密封肩13提供可变长度力室6的隔离。因此，包括底部卸载腔22、叶片8中的通道18、叶片室7、力室6的腔14和通道26、转子支撑部分4中的通道27和支撑腔25容积的再现的向后传送容积68，在向后传送区域中闭合。

在转子旋转时，该当前的向后传送容积68在向后传送区域D中从泵送区域C移到抽吸区域A。由于相邻传送容积之间的工作流体的中间泄漏量，当前述传送容积朝抽吸区域移动时，其中的压力降低。压力下降的特征取决于转子旋转的速度、泵送和吸入压力的差、隔离接触表面的邻接特征，即向后传送区域中所有密封表面之间的间隙以及它们上存在的局部缺陷，并且对于不同的传送容积它可以是不同的。但是由于局部压力平衡装置，如叶片8中的通道18的歧管、转子支撑部分中的通道27以及管状连接器12中的通道26，从而形成传送容积的所有前述腔22、18、7、14、27和25中的压力是相同的。

由于转子支撑部分4中力室6和支撑腔25以及外壳支撑盖板5上密封肩67的上述性能，在向后传送区域D中从支撑腔25那侧和从力室6那侧作用于转子支撑部分4的压力也彼此互相平衡，除了所需的转子支撑部分作用到外壳支撑盖板的最小的挤压力。

底部密封突出部分23、外壳工作盖板密封肩66以及力室6的尺寸被选择为，使得从底部卸载腔22那侧作用于转子工作部分的流体压力比力室那侧的压力小一个小的选定值，从而提供所需的转子工作部分到外壳工作盖板3的最小挤压力。底部卸载腔22以及力腔14的相互位置被选择为使得所述工作流体的作用于转子工作部分的反压力的矩最小。

因此，无论选定的叶片在工作室的哪个区域中，其叶片室中的以及连接至其叶片室的转子支撑部分的力室和支撑腔中的压力，等于它们通过叶片中通道所连接工作室的腔中的压力。

考虑支撑腔的隔离装置而选择支撑腔和力室的力腔的形式、尺寸和位置，从而使得在前述压力相等时，从力室那侧作用于转子各部分的力超过从外壳相应盖板那侧作用于它的力，并且超过的值满足将转子该部分的密封表面压至外壳相应盖板功能元件的密封表面的需要。

面密封中的动力摩擦损失由将转子各部分压向外壳相应盖板功能元件的力的前述值确定，其可以选择为很小。密封表面上局部缺陷的存在，例如由于磨损和悬浮颗粒方式的工作流体污染，不会导致前述压力的增加。对叶片室中压力下降以及最大自抽吸速度进行确定的通道液阻可以根据所需转子旋转工作速度而进行选择。

Claims (24)

1.一种转子滑片机械，包括：

外壳(40)，其带有入口(49)、出口(50)、支撑盖板(5)以及具有向前传送限制器(15)和向后传送限制器(21)的工作盖板(3)；

转子，其包括带有叶片室(7)的转子工作部分(1)，

所述部分(1)的工作面具有连接至叶片室(7)的环形槽(2)，叶片室(7)容纳与安装在所述外壳上的叶片驱动机构(54)运动学上地连接的叶片(8)；

且与所述转子工作部分(1)的工作面滑动地隔离接触的外壳工作盖板(3)形成环形槽(2)中的工作室，所述工作室被与向后传送隔离转子装置滑动隔离接触的向后传送限制器(21)以及与叶片(8)滑动隔离接触的向前传送限制器(15)分为：

液压连接至入口(49)的工作室抽吸腔(28)以及

液压连接至出口(50)的工作室泵送腔(51)，

且向前传送限制器(15)和叶片驱动机构(54)被制成能够由叶片(8)从所述泵送腔和抽吸腔分隔出至少一个工作室中间叶片腔(62)，

其中所述转子还包括：

转子支撑部分(4)，其与外壳支撑盖板(5)滑动隔离接触，并且

通过转子元件的组件而运动学上地连接至转子工作部分(1)，包括可变长度力室(6)，从而

与转子工作部分(1)同步旋转且能够相对于转子工作部分(1)轴向运动和倾斜，所述轴向运动和倾斜至少足以使得所述转子的两个所述部分与相应的外壳盖板滑动隔离接触，

且所述可变长度力室(6)的长度变化导致转子工作和支撑部分的所述轴向运动和倾斜，

且在外壳支撑盖板(5)和转子支撑部分(4)之间制成带有隔离装置的支撑腔(25)，

且工作室的各个所述腔通过局部压力平衡装置与至少一个可变长度力室(6)和至少一个支撑腔(25)液压连通。

2.如权利要求1所述的机械，其中，所述外壳包括用于阻止盖板隔离表面变形的液压静力装置，所述液压静力装置制成为结合至位于转子工作和支撑部分之间的外壳操作单元(38)中的外壳工作和支撑盖板。

3.如权利要求2所述的机械，其中，所述转子包括转子连接元件(37)，转子所述部分中的至少一个安装为可以相对于所述连接元件轴向运动和倾斜，

且可变长度力室(6)位于所述转子部分和所述转子连接元件(37)之间，并且将所述转子部分运动学上地连接到所述连接元件。

4.如权利要求1所述的机械，其中，所述外壳包括用于阻止盖板隔离表面变形的液压静力装置，且所述液压静力装置包括：

外壳至少一个盖板的功能元件(30)，且所述功能元件与转子的相应部分滑动隔离接触，

所述盖板的承载元件(29)以及

位于所述功能元件和承载元件之间的至少一个抗变形室(31)，其液压连接至所述工作室，并且使得从抗变形室(31)那侧以及从转子那侧施加在所述盖板功能元件(30)上的工作流体压力基本上彼此平衡。

5.如权利要求1和4中任一项所述的机械，其中所述局部压力平衡装置由所述转子中提供所述腔的所述连接的液压管路的歧管形成。

6.如权利要求1、2和3中任一项所述的机械，其中所述局部压力平衡装置由以下部分形成：

所述转子中的液压管路歧管以及

所述外壳中的液压管路歧管(27-1)，

且在提供所述腔所述连接的转子的任何旋转角度，转子中的各个所述管路都与外壳中的至少一个所述管路连通。

7.如权利要求5和6中任一项所述的机械，其中，所述转子中的液压管路歧管包括转子支撑部分(4)中的、将可变长度力室(6)连接到支撑腔(25)的通道(27)。

8.如权利要求5和6中任一项所述的机械，其中，所述转子中的液压管路歧管包括叶片室(7)。

9.如权利要求5、6和8中任一项所述的机械，其中，所述转子中的液压管路歧管包括叶片(8)中的通道(18)。

10.如权利要求6所述的机械，其中，所述外壳中的液压管路歧管包括外壳中的将支撑腔(25)连接到转子工作部分(1)中环形槽(2)的通道(27-1)。

11.如权利要求5和6中任一项所述的机械，其中，各个所述管路具有选定的液阻，使得在工作流体流过所述管路的流量小于工作室的最大许可泄漏量时，所述管路中的压降基本上小于机械的标称工作压力，优选地所述压降小于所述标称工作压力的1％。

12.如权利要求1、2、3、4和5-11中任一项所述的机械，其中，可变长度力室(6)由能够互逆运动的容纳元件(11)和嵌入元件(10)形成，且所述嵌入元件(10)的外壁与所述容纳元件(11)的内壁滑动隔离接触，从而在转子的所述部分进行所述互逆轴向运动和倾斜时提供力室(6)的密封。

13.如权利要求1、2、3、4、5-11和12中任一项所述的机械，其中，支撑腔(25)及其隔离装置的形式、尺寸和位置选择为，使得从外壳工作盖板(3)推开转子工作部分(1)的工作流体压力基本上等于从外壳支撑盖板(5)推开转子支撑部分(4)的工作流体压力，并且与之方向相反，

且可变长度力室的形式、尺寸和位置选择为，使得在转子的任何旋转角度处包含在可变长度力室中的工作流体作用于所述转子部分上的压力超出从外壳相应盖板推开所述转子部分的流体工作压力，且超出量至少足以提供隔离所需的挤压，优选地小的挤压。

14.如权利要求1、2、3、4、5-11和12中任一项所述的机械，其中，支撑腔(25)及其隔离装置的形式、尺寸和位置选择为，使得从外壳工作盖板(3)推开转子工作部分(1)的工作流体压力基本上等于从外壳支撑盖板(5)推开转子支撑部分(4)的工作流体压力，并且与之方向相反，

且所述转子元件的组件包括弹性元件(59)，所述弹性元件(59)在没有压力时提供所需的用于将所述转子部分与相应外壳盖板隔离的挤压力，

且可变长度力室的形式、尺寸和位置选择为，使得所述弹性元件(59)的弹力和容纳在可变长度力室(6)中的工作流体作用于所述转子部分上的压力的总和

超出从外壳相应盖板推开所述转子部分的流体工作压力和所述转子元件组件中摩擦力的总和，

且超出量至少足以在转子的任何旋转角度提供隔离所需的挤压力，优选地小的挤压力。

15.如权利要求13和14中任一项所述的机械，其中，可变长度力室(6)的形式和尺寸选择为，使得所有可变长度力室的横截面积的总和超过环形槽(2)在垂直于转子工作部分(1)旋转轴线的平面上的投影面积的量

不小于转子工作部分(1)与外壳工作盖板(3)滑动隔离接触面积的50％。

16.如权利要求13和14中任一项所述的机械，其中支撑腔(25)位置与环形槽(2)相反，

支撑腔的隔离装置包括周边面密封(58)和支撑腔(25)之间的隔离堤坝(57)，

且支撑腔(25)和隔离堤坝(57)的面积总和等于环形槽(2)投影到垂直于转子工作部分(1)旋转轴线的平面上的面积，

且周边面密封(58)与外壳支撑盖板(5)隔离表面的滑动隔离接触的面积，等于转子工作部分(1)与外壳工作盖板(3)滑动隔离接触的相应面积。

17.如权利要求16所述的机械，其中，向后传送隔离的所述转子装置包括位于叶片(8)之间的环形槽底部(20)表面部分，该表面部分包括由与向后传送限制器(21)滑动隔离接触的底部密封突出部分(23)从两个相邻叶片室(7)中的至少一个分隔出的底部卸载腔(22)，

且隔离堤坝(57)位置与底部密封突出部分(23)相反，并且隔离堤坝(57)滑动表面的面积等于底部密封突出部分(23)滑动表面的面积。

18.如权利要求4所述的机械，其中，所述转子位于由外壳连接元件(33)连接的外壳工作和支撑盖板之间，

且支撑腔(25)于转子支撑部分(4)中制成，

且局部压力平衡装置包括将支撑腔(25)连接到连接至叶片室(7)的可变长度力室(6)的、且位于转子支撑部分(4)中的通道(27)，

且外壳支撑盖板(5)具有至少一个液压连接至入口(49)并且位置与工作室抽吸腔(28)相反的抽吸分布腔(28-1)，从而其连通转子支撑部分(4)的支撑腔(25)。

19.如权利要求18所述的机械，其中，外壳支撑盖板(5)具有至少一个液压连接至出口(50)并且位置与工作室泵送腔(51)相反的泵送分布腔(51-1)，从而其连接至转子支撑部分(4)的支撑腔(25)。

20.如权利要求1所述的机械，其中，与转子支撑部分滑动接触、且与外壳工作盖板的向前传送限制器(15)和向后传送限制器(21)相反的外壳支撑盖板表面，具有外壳支撑盖板的向前传送限制器(15)和向后传送限制器(21)，

且与外壳支撑盖板滑动接触的转子支撑部分的面具有连接到转子支撑部分叶片室(7)的环形槽(2)，

且支撑腔隔离装置包括位于所述叶片室(7)中并且运动学上地连接至叶片驱动机构(54)的叶片(8)，从而它们与外壳支撑盖板的向前传送限制器(21)滑动隔离接触。

21.如权利要求20所述的机械，其中，支撑腔隔离装置包括在叶片之间与外壳支撑盖板的所述向后传送限制器(21)滑动隔离接触的环形槽底部部分。

22.如权利要求20所述的机械，其中，支撑腔隔离装置包括位于转子支撑部分的叶片室(7)中、且运动学上地连接至叶片驱动机构(54)的叶片(8)，从而所述叶片与外壳支撑盖板的所述向后传送限制器(21)滑动隔离接触。

23.如权利要求1所述的机械，其中，向后传送隔离转子装置包括叶片(8)之间的环形槽底部(20)表面部分。

24.如权利要求21和23中任一项所述的机械，其中所述环形槽底部(20)部分具有由与所述向后传送限制器(21)滑动隔离接触的底部密封突出部分(23)从两个相邻叶片室(7)中的至少一个分隔出的底部卸载腔(22)。

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