CN101936250A - 容积式流体压力、动力转换模块 - Google Patents

Abstract

本发明容积式流体压力、动力转换模块由壳体、叶片、活塞三部分组成，三部分互相密封，叶片切入运转的活塞凹部，将活塞凹部分割成两个或多个工作腔，在活塞运转时，各工作腔大小发生变化，以完成各个腔室、事先设定的不同工况。运用该模块制造的设备具有运转速度高，振动小，磨损小的特点。

Description

容积式流体压力、动力转换模块

技术领域

本发明涉及一种容积式流体压力、动力转换模块，是属于动力机械领域中一种新型流体压力差转化成机械能或者机械能转化成流体压力差的模块。

背景技术

在当代社会容积式流体压力、动力转换模块被大规模使用。如工厂大规模使用的气动螺丝刀，挖掘机上的大扭矩液压马达，航空母舰上的蒸汽弹射器，空调上的压缩机，内燃机等。

在现有技术中容积式流体压力转换成机械能的常见模块有叶片式(又称滑片式)、活塞式(往复式)这两种。在实际应用中叶片式马达与活塞式马达相比较而言：叶片式马达转速高扭矩略小，活塞式马达转速略低扭矩大，振动大。

在现有技术中机械能通过容积变化增加流体压力的常见模块有螺杆式和活塞式。螺杆式压缩机稳定、高效，但是单级升压小、加工难度大；活塞式单级升压高，加工难度小，但振动大，稳定性和寿命也不如螺杆式。

在现有军事领域中，航空母舰的蒸汽弹射器由于缸体过长，功率过大，不得不在缸体上开缝用于大功率动力输出，这就降低了其密封性，并且易磨损，提高了维护难度和成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足之处，在旋转动力领域提供一种结构简单，高转速，高扭矩，稳定的流体压力转化为旋转动力的模块；在长距离直线动力领域提供一种维护成本低，功率大，稳定性高的流体压力转化成动力的模块；在压缩机领域提供一种震动小，转速高，单级升压高的流体升压的模块。

本发明的目的是通过以下所述的技术解决方案实现：它是由壳体(4)、叶片(5)、活塞(6)三部分组成，三部分互相密封，叶片切入运转的活塞凹部，将活塞凹部分割成两个或多个工作腔，在活塞运转时，各工作腔大小发生变化，以完成各个腔室、事先设定的不同工况。

所述叶片是通过围绕自身的中心轴(8)旋转进或转出活塞的凹部。

所述叶片的形状是一个圆柱体对称去除轴心左侧和右侧部分，形成两个凹部，该凹部在模块工作时要允许活塞外边缘自由通过，轴心上下侧保持原有的曲面所形成的“工”字形状。

所述活塞的形状是适应叶片的运动机理而设计出来的。

叶片一侧进入活塞腔体最深时，叶片与活塞互相接触的点上，叶片的接触点速度要小于或等于活塞的接触点速度。

叶片的加速度和活塞的加速度每时每刻成等比例。

本发明积极有益的效果：本模块具有运转速度高，振动小，结构简单，单级能量转换大，寿命长的特点。

附图说明

图1是容积式流体压力、动力转换模块工作原理图。

图2是3叶片不同步做功容积式流体压力、动力转换器平面结构图。

图3是2叶片同步做功容积式流体压力、动力转换器平面结构图。

图4是直线式叶片同步做功容积式流体压力、动力转换器平面结构图。

图5是3叶片不同步做功容积式流体压力转换成动力的工作流程图。

图中标记说明：

1流体进入口2流体排出口3工作腔4壳体5叶片6活塞7活塞中心轴8叶片中心轴9高压腔10低压腔

具体实施方式

如图1所示：叶片(5)由于自身旋转，它的一部分会进入活塞(6)上的凹形腔体内，由于叶片和活塞是紧密接触的，此时叶片就将活塞的凹形腔体分成两个腔室(腔室(9)和腔室(10))，当两个腔室的内部压力不一样时，叶片(5)和活塞(6)就会由于压力差产生沿其运行轨道的动力。

叶片和活塞通过固定速度比零件(如链条、齿轮等)相连，从而达到当叶片匀速旋转时，活塞也匀速运动；当叶片或者活塞加减速时，两者的加速度成等比例的目的，进而达到整个模块转速提高，振动减小，提高效率的目的。

活塞的形状是适应叶片的运动机理而设计出来的。叶片一侧进入活塞腔体最深时，叶片与活塞互相接触的点上，叶片的接触点速度要小于或等于活塞的接触点速度，以此来避免叶片在活塞上的运行轨迹有所往复，从而无法设计出随时适应叶片运动机理的活塞形状，最终导致叶片和活塞不能达到每时每刻都紧密接触的要求。

叶片的形状加工成“工”字形便于减低其轴心(8)负荷，使其可以承受更大的压力差。叶片的凹部要允许活塞外缘自由通过。因为本模块内没有专门设计用于开启或关闭流体进出的部件，所以叶片远端两个曲面所拥有的宽度，可供开启或关闭壳体上的流体进出口。

通过活塞的工作模式不同，本模块可开发成旋转式的(如图2和图3)容积式流体压力、动力转换器，其活塞围绕自身轴心旋转；也可开发成直线式的(如图4)容积式流体压力、动力转换器，其活塞为一条连续的轨道。通过叶片做功是否同步，本模块可开发成叶片同步做功的(如图2)容积式流体压力、动力转换器和叶片不同步做功的(如图3)容积式流体压力、动力转换器。

图5是3叶片不同步做功容积式流体压力转换成动力的工作流程图：图5-01高压流体由(1)欲进入腔体(3)。图5-02至图5-05腔体(3)随着叶片和活塞的旋转而逐渐扩大，更多的高压流体由(1)进入腔体(3)。在高压流体积扩大的时候对系统做功。图5-06腔体(3)达到最大体积，停止做功，进口(1)被叶片遮蔽。图5-07至图5-10腔体(3)随着系统的旋转逐渐变小，低压流体由出口(2)排出系统。图5-11出口(2)被叶片遮蔽。腔体(3)的一个做功周期结束。图中(1)和(2)互为进出口，只需两者互换，即可实现系统的正、反旋转动力输出。如果在该设备的动力输出端输入动力，本图即可变成压缩机的工作流程图。

本申请文件中，活塞，叶片的旋转方向、各部件尺寸比例、各工作室的功能、叶片的数量、叶片的布局、流体进出口位置等均只是为了方便描述本技术方案实现的一种设定。

Claims (6)

1.一种容积式流体压力、动力转换模块，它是由壳体、叶片、活塞三部分组成，三部分互相密封，壳体或活塞上为流体设有进出口，其特征是叶片切入运转的活塞凹部，将活塞分割成两个或多个工作腔，在活塞运转时，各工作腔大小发生变化，以完成各个腔室、事先设定的不同工况。

2.根据权利要求1所述的容积式流体压力、动力转换模块，其特征是：叶片(5)的形状是一个圆柱体对称去除轴心左侧和右侧部分，形成两个凹部，该凹部在模块工作时要允许活塞外边缘自由通过，轴心上下侧保持原有的曲面所形成的“工”字形状。

3.根据权利要求1所述的容积式流体压力、动力转换模块，其特征是：叶片是通过围绕自身的中心轴旋转进或出活塞凹部的。

4.根据权利要求1所述的容积式流体压力、动力转换模块，其特征是：活塞的形状是适应叶片的运动机理而设计出来的。

5.根据权利要求3或4所述的容积式流体压力、动力转换模块，其特征是：叶片一侧进入活塞腔体最深时，叶片与活塞互相接触的点上，叶片的接触点速度要小于或等于活塞的接触点速度。

6.根据权利要求3或4所述的容积式流体压力、动力转换模块，其特征是：叶片的加速度和活塞的加速度时刻成等比例。

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