CN101852204A - 偏心圆转子气液动马达或泵 - Google Patents

Abstract

一种偏心圆转子气液动马达或泵，由带有偏心凸轴的输出轴与带有长圆形空腔的外套构成转子总成，由上下两个定子壳体对置拼合构成定子总成，当输出轴与凸轴外套以2∶1的转速比在定子腔内转动时，偏心凸轴与长圆形空腔间隔出的两个工作腔的容积发生周期性变化，当在偏心凸轴上或其外套上设置气孔时即可实现泵原理，构成一个大功率的气动或液动马达。

Description

偏心圆转子气液动马达或泵

一技术领域

本发明涉及一种空气动力或液压动力马达或泵，尤其涉及一种由偏心凸轴构件与其外套构成的转子在定子内旋转实现泵原理的气液动马达。

二背景技术

目前现有气动马达主要有叶片式气马达、活塞式气马达以及齿轮式气马达，以上气动马达中，叶片式气马达有耗气量大，噪声大等缺点，而活塞式气马达易产生振动，齿轮式气马达输出扭矩小，不能应用在汽车等交通工具上；另外在现有的泵中主要有叶轮泵、容积式泵、齿轮泵、每种泵也存在不同缺陷，比如叶轮泵不能用来做真空泵，容积式泵的往复运动很容易产生振动，齿轮式泵的流量小，功率小只能应用在小流量高密度的液体上。

三发明内容

为了制造出一种成本低廉，部件极少，制造容易，功率又很高的空气动力马达或泵，本发明采用全新的解决方案。首先考虑的减少震动及高速运行，本发明中的气动马达要避免往复式运动来实现做功，其次考虑到马达的输出扭矩及转化效率，本发明还要避免使用力臂较小的叶片式，最后考虑到本发明要很容易的改为泵，并其功率还要很大，本发明采用了将一个偏心凸轴构件安装在长圆形空腔内，它们以各自的轴心点进行旋转来实现气动马达或泵的原理。其结构为在一个输出轴上设置一个偏心凸轴，其中输出轴的轴心点在偏心凸轴直径的1/4位置，再将偏心凸轴插入直径与其相等的长圆形空腔的构件内，当以上两个构件以2∶1的转速比转动时，在偏心凸轴两侧设置进排气口，即实现了上述要求，构成一个能量转化效率较高的且功率与流量可调的气动马达。

本发明显著的有益效果是

1.本发明部件极少，加工生产与维修都十分容易，其制作成本较低。

2.本发明作为气动马达使用时其耗气量小，因为其是转子的转动实现能量转化的，其转子可以达到很高的转速，使其功率较大并且能量转化效率高。

3.本发明的功率与容积成反比，使其功率与容积可互相转换以设计出多种机型。

4.本发明作为真空泵使用的同时其流量又很大，可快速的为储气设备充气。

5.本发明改为双转子结构时，因为其是转动实现能量转化，振动与噪音都很小。

6.作为泵使用时，其具有自吸能力，流量是固定的且无脉动，其压力大，流量大，且扬程也很大。

7.作为泵使用时，本发明的结构使其可适应于多种工作介质。

8.当应用于矿井勘探或打磨等作业时，本发明的排水口在输出轴的顶端，水可沿着输出轴在喷水钻的钻头处喷出，无需再附加其他喷水的设备。

9.本发明的构件少，功率重量比高，可广泛的作为各种设备的动力源。

四附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1本发明外观示意图

图2本发明剖面示意图

图3本发明横截面示意图

图4带有偏心凸轴的输出轴示意图

图5凸轴外套构件示意图

图6输出轴与其外套构件组装示意图

图7定子壳体示意图

图8本发明安装图

图9本发明工作原理图

图中1.输出轴2.凸轴外套3.外套轴承4a.定子上壳体4b.定子下壳体5.壳体螺栓6.偏心凸轴7.进气入口8.进气出口9.排气出口10.排气入口11.长圆形空腔12.外套轴承轴颈13.输出轴孔14.壳体螺栓孔

五具体实施方式

如图1、2所示为发明外观及剖面示意图，从图中可以了解到本发明的形状是一个圆柱状，输出轴(1)从圆柱的上下两个端面且非中心点位置探出。在其内部由带有偏心凸轴的输出轴(1)与其外套(2)构成了本发明的转子总成，由定子上壳体(4a)与定子下壳体(4b)对置拼合，用多个壳体螺栓(5)固定成定子，以上构件即组成了一个气液动马达。

如图3所示为本发明的横截面示意图，图中深色部分为本发明的输出轴构件(1)，在输出轴上设置一个偏心凸轴，且输出轴的轴心点在偏心凸轴直径的1/4位置。将输出轴放置在一个长圆形空腔的构件内，该构件就是偏心凸轴的外套(2)，其长圆形空腔的直径与偏心凸轴的直径相匹配。在外套上还设有外套轴承(3)，当输出轴与其外套以2∶1的转速比转动时，由它们间隔出的两个空间容积发生周期性变化，构成的泵的原理。

如图4所示为本发明的输出轴构件示意图，图中可观察到在输出轴(1)上设置有一个偏心凸轴(6)，在输出轴的上下两个顶端的端面设置有进气入口(7)与排气出口(9)，在偏心凸轴上设置对置180度的两个气口，分别为进气出口(8)与排气入口(10)。其中该输出轴上的两个口与偏心凸轴上对置的两个口相连接。本发明与以往气液动马达或泵不同的是，定子的进排气口设计在输出轴的两个顶端端面上，气体通过输出轴内的气道从偏心凸轴上的出口进入到汽缸内，再由偏心凸轴上对置180度的另一个口排出。此种设置的好处是当本发明应用于钻类设备时，如其使用水压动力，其无需再加入其它喷水设备，水直接会从输出轴端口位置输出。另外如认为在输出轴上设置气口不方便，也可以将气口设置在凸轴外套上，再在定子内腔设置对置180度的两个气道，之后在定子上设置气口与气道连接即可。

如图5所示为本发明凸轴外套构件示意图，图中可看到该外套构件(2)也是一个圆柱状，在圆柱的内侧设置有一个长圆形的空腔(11)，该空腔的内径与偏心凸轴(6)的外径相匹配。在圆柱的外侧上下各设置有一个轴承轴颈(12)，其用于放置外套构件的轴承(3)，使外套以其中心点为轴线在定子内转动。

如图6所示为本发明的转子总成的组装示意图，也可视为输出轴构件(1)与凸轴外套(2)的组装图，组装时将带有偏心凸轴的输出轴(1)插入凸轴外套(2)的长圆形空腔(11)内即可，偏心凸轴的长度与其外套构件的长度一致，此时在偏心凸轴(6)与长圆形空腔(11)之间间隔出两个空间，该空间则为本发明的工作腔，本发明正是通过输出轴的转动实现工作腔容积的变化来达到气马达或泵的原理的，由以上构件即组成可本发明的转子总成。

如图7所示为本发明的定子构件示意图，本发明的定子是由定子上壳体(4a)与定子下壳体(4b)对置组合而成，上下两个壳体外形一致。在壳体的端面非中心点位置，设置有输出轴孔(13)，在壳体外侧边缘位置设置一圈多个壳体螺栓孔(14)，由壳体螺栓(5)穿过将壳体进行固定。

如图8所示为本发明的整机的组装示意图，在组装时，将图6组装好的转子总成安装在定子壳体内部即可，组装完后，凸轴外套(2)的外径略小于定子的内径，在其间隔的空间内可以灌入润滑油等液体，以用于本发明的在特殊环境下工作时机体内的润滑与防水。其凸轴外套上的两个轴承(3)的外径与定子腔的内径相匹配。轴承(3)是以定子腔的内径为轴承架进行固定的，以用于凸轴外套(2)以自身中心点连线为轴线进行旋转。

如图9所示为本发明的工作原理图，工作时输出轴转动2周，凸轴外套转动1周，其转速比为2∶1。其工作过程如下；假设输出轴起始位置为0度，此时在图中可观察到由偏心凸轴与长圆形空腔间隔出的两个空间中，一个空间处于容积最大位置，一个空间处于容积最小位置。在偏心凸轴的轴颈上设置有对置的两个孔，两个孔与输出轴的两端的气口相连接，需要注意的是在偏心凸轴上的两个孔是互不连接的。当输出轴转动到90度时，最大容积腔开始变小，最小容积腔开始变大，此时气体通过偏心凸轴上的气孔进入到逐渐变大的腔中，另一个逐渐变小的腔，其内部的气体通过偏心凸轴上的另一个气孔挤出。当输出轴转动180度时，两个腔的容积一致，做功依然进行。当输出轴继续转动，由180转动360度时，在输出轴0度位置的最大腔变为最小腔，最小腔又变为最大腔，此时的偏心凸轴上的两个孔被长圆形空腔的侧壁堵住，使两个腔在瞬间成封闭状态此时完成了进气与排气的整个过程。当输出轴继续转动时，位于偏心凸轴上的进气出口转动到体积在变大的腔位置，实现气体进入。位于偏心凸轴上的排气入口转动到体积在变小的腔位置，实现气体的挤出。之后做功过程依此类推，需要注意的是本发明中位于偏心凸轴上的进气出口始终连接容积在增大的腔，而偏心凸轴上的排气入口也始终连接容积在变小的腔，以上过程即实现了本发明的气液动马达或泵的原理。

Claims (10)

1.一种偏心圆转子气液动马达或泵，由带有偏心凸轴的输出轴与带有长圆形空腔的外套构成转子总成，由上下两个定子壳体对置拼合构成定子总成，当输出轴与凸轴外套以2∶1的转速比在定子腔内转动时，偏心凸轴与长圆形空腔间隔出的两个工作腔的容积发生周期性变化，当在偏心凸轴上或其外套上设置气孔时即可实现泵原理，构成一个气动或液动马达。

2.根据权利要求1所述，其特征在于本发明在输出轴上设置有偏心凸轴，且输出轴的轴心点位于偏心凸轴直径的1/4处。

3.根据权利要求2所述，其特征在于本发明的凸轴外套内有一个长圆形空腔；在凸轴外套的外径上设有上下两个轴颈，在轴颈位置安装外套轴承，使凸轴外套可以以其自身中轴线进行旋转。

4.根据权利要求2、3所述，其特征在于由带有偏心凸轴的输出轴安装在凸轴外套的长圆形空腔内构成转子总成，偏心凸轴长度与凸轴外套的长度相同；当转子总成组合好后，由偏心凸轴与长圆形空腔间隔出的空间即为本发明的工作腔。

5.根据权利要求1所述，其特征在于本发明的换气方式可设置有两种，第一种为在偏心凸轴上设置对置的两个气口，该两个口与输出轴上下端面的气口相连，此口即为本发明的进气口与排气口；第二种为在偏心凸轴外套上设置对置的两个气口，在定子内腔设置对置180度的两个气道，之后在定子上设置气口与气道连接即可。

6.根据权利要求4、5所述，其特征在于本发明偏心凸轴的外径与长圆形空间的内径相匹配，如气孔设置在偏心凸轴上，则凸轴外套的外径略小于定子的内径；如气孔设置在凸轴外套上，则凸轴外套的外径与定子的内径相匹配。

7.根据权利要求1所述，其特征在于本发明的转子总成工作时，输出轴转动两周时，偏心凸轴外套转动一周，其转速比为2∶1。

8.根据权利要求1所述，其特征在于本发明的定子是由上下两个壳体对置组合，组合后定子内腔的长度与偏心凸轴及其外套的长度相匹配，在壳外边缘设置有壳体螺栓孔，由壳体螺栓穿过将整机固定。

9.根据权利要求8所述，其特征在于在上下两个壳体的端面设置有输出轴孔，且该孔位于端面的非中心点位置。

10.根据权利要求1所述，其特征在于本发明既可以作为气液动马达使用也可以作为泵使用，其内部的偏心凸轴与凸轴外套长度可修改，以适当调整本发明的功率来适应不同环境。

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