CN102562167A - 一种壳配气式柱形叶片气动马达 - Google Patents

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陈行
金波
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Abstract

本发明公开了一种壳配气式柱形叶片气动马达，它包括壳体、转子、两个叶片、两个密封条和两个垫块；转子位于中心，壳体位于外部，两个叶片分别位于转子的两侧，并安放在壳体对角的的空心圆环内，与转子成一个角度，该角度的正切为壳体高度与壳体底圆直径之比；密封条位于转子和叶片之间，其平面一侧与转子的一个平面贴合，柱面一侧则与叶片的柱面E1贴合，垫块位于壳体对角的的空心圆环内，正好填满由叶片、转子和密封条形成的空缺；本发明所有密封处均为面密封，输出扭矩大，压力高，效率高，比功率大，结构紧凑，加工相对容易，成本较低，寿命长。

Description

一种壳配气式柱形叶片气动马达
技术领域
本发明涉及一种气动马达，尤其涉及一种壳配气式柱形叶片气动马达。
背景技术
现有的叶片式气动马达结构均为一转子偏心置于气缸体内，叶片径向或与转子半径成一定角度置于转子内，工作时叶片在弹簧或气压的作用下甩出，与气缸体形成密封腔。这种形式叶片式气动马达由于叶片和气缸体之间是靠一条接触线密封，因此密封性能较差，输出扭矩较低，加上旋转时叶片与转子及气缸体间产生很大摩擦，致使叶片式气动马达整体磨损快，寿命短，效率低。另外，旋转时为了保证叶片能在转子内安全进出，转子必须有相当的直径，这样势必体积大，比功率低。
发明内容
本发明的目的针对于是针对现有技术的不足，提供一种壳配气式柱形叶片气动马达，本发明比功率大，全部密封处均为面密封，且不易磨损。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种壳配气式柱形叶片气动马达，包括：壳体、转子、两个叶片、两个密封条和两个垫块。转子位于中心，壳体位于外部，两个叶片分别位于转子的两侧，并安放在壳体对角的的空心圆环（即导向槽）内，与转子成一个角度，该角度的正切为壳体高度与壳体底圆直径之比。叶片的一个平面与转子的圆台侧面相切，密封条位于转子和叶片之间，其平面一侧与转子的一个平面贴合，柱面一侧则与叶片的柱面E1贴合，垫块位于壳体对角的的空心圆环内，正好填满由叶片、转子和密封条形成的空缺。
    所述叶片由两个平面A1、B1和两个柱面C1、E1围合而成，其中，柱面C1是中心为球心O1、半径与壳体的空心圆环的柱面E3的半径相同的柱面，柱面E1是中心为球心O1、半径为O1K1的柱面，点K1为过球心O1的垂直对称轴与柱面E1的交点。两个平面A1和B1平行，连接柱面C1和E1。两平行平面A1和B1的距离为叶片厚度，叶片厚度与壳体的空心圆环宽度相等。O1K1的长度为转子平板厚度的一半和密封条的高度之和。
所述密封条上侧是一中心为球心O1、半径与叶片柱面E1半径相等的柱面，下侧是一平面，球心O1与该下侧平面的垂直距离为转子平板厚度的一半，柱面G1是中心为O1、半径与转子柱面P2半径相等的柱面，球面F1是球心为O1、半径与壳体柱面F3半径相等的球面，平面H1和I1平行，宽度（即平面H1和I1的距离）与叶片的厚度相等。叶片和密封条均为轴对称。
    所述转子当中是一块平板，G2和H2是两相同的准圆台部分侧面，位于平板中间两腰处，其中一个准圆台下底为B2，上底与平板相接处是中心为O2半径与密封条中间G1半径相同的阴圆柱面P2， A2和B2是半径相等的平行的圆平面，I2和J2是平行的平板平面，E2和F2是中心为O2的左右柱面，位于平面I2和J2之间，两平行平面I2和J2的距离为转子平版厚度，K2M2的直线段长度为转子的宽度，整个转子不仅关于中心O2对称，也是轴对称。
所述壳体是柱面，厚度与转子的宽度K2M2相等，顶面A3和底面B3是半径相等的平行的圆平面，柱面F3是以O3为中心，半径与转子左右柱面E2和F2的半径相等的柱面，壳体柱面的对角是一空心圆环，空心圆环的两个侧面C3和D3是平行的平面圆环，E3是中心轴通过O3的柱面，位于壳体的对角线上，空心圆环平行的两平面C3和D3的空间位置以如下而定：保证装配好后C3和D3两平面与相应的转子两圆台侧面G2和H2分别贴合，K3G3H3的柱面为进气面，圆弧K3H3在底面圆B3上的圆心角小于90度，直线G3H3是过点H3和中心O3且垂直于底面圆B3的平面与柱面F3的交线，L3I3J3的柱面为排气面，I3J3的位置是当转子由纸面位置转到垂直于纸面位置时，转子平板右侧平面的位置。整个壳体关于中心O3对称。
所述垫块是一段圆环，其外侧面A4是半径与壳体空心圆环E3外径相等的柱面，内侧面B4是半径与壳体柱面F3半径相等的球面，两腰部C4和D4是半径与叶片底面柱面E1的半径相等的柱面，垫块的厚度与叶片厚度相同。垫块形状为轴对称。
高压气体从壳体的柱面K3G3H3的进气面输入，低压气体从壳体的柱面L3I3J3的排气面输出，气动马达输出力矩至负载。    
本发明的有益效果是：
 1）所有密封处均为面密封；
    2）体积小，扭矩大，效率高；
    3）比功率大；
    4）结构紧凑，加工相对容易；
 5） 成本较低，寿命长。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的叶片形状示意图
图2是图1的左视图；
图3是本发明的密封条结构示意图；
图4是图3中Q1向示意图；
    图5是本发明的转子结构示意图；
图6是图5的W-W剖视图；
 图7是本发明的壳体结构示意图；
图8是壳体的剖视图；
    图9是图8的M-M剖视图；
    图10是本发明的整体结构示意图；
 图11是图10的K向示意图；
 图12是图10的N-N剖视图；
    图13是本发明的运行原理示意图；
图14是图10的U-U剖视图；
图15是本发明的工作过程原理示意图；
    图16是图13的V-V剖视图；
    图17是本发明的工作过程原理示意图；
图中：壳体1、转子2、叶片3、密封条4、垫块5。
具体实施方式
如图13所示，本发明壳配气式柱形叶片气动马达包括：壳体1、转子2、两个叶片3、两个密封条4和两个垫块5。转子2位于中心，壳体1位于外部，两个叶片3分别位于转子2的两侧，并安放在壳体1对角的的空心圆环（即导向槽）内，与转子2成一个角度，该角度的正切为壳体1高度与壳体1底圆直径之比。叶片3的一个平面与转子2的圆台侧面相切，密封条4位于转子2和叶片3之间，其平面一侧与转子2的一个平面贴合，柱面一侧则与叶片3的柱面E1贴合，垫块5位于壳体1对角的的空心圆环内，正好填满由叶片3、转子2和密封条4形成的空缺。
    图1和图2所示为本发明的叶片3的形状。叶片3由两个平面A1、B1和两个柱面C1、E1围合而成，其中，柱面C1是中心为球心O1、半径与壳体1的空心圆环的柱面E3的半径相同的柱面，柱面E1是中心为球心O1、半径为O1K1的柱面，点K1为过球心O1的垂直对称轴与柱面E1的交点。两个平面A1和B1平行，连接柱面C1和E1。两平行平面A1和B1的距离为叶片3厚度，叶片3厚度与图8壳体1的空心圆环宽度相等。O1K1的长度为图6转子2平板厚度的一半和密封条的高度之和。
图3和图4所示为本发明的密封条4的形状。如图4所示，密封条4上侧是一中心为球心O1、半径与叶片3柱面E1半径相等的柱面，下侧是一平面，球心O1与该下侧平面的垂直距离为图6转子2平板厚度的一半，柱面G1是中心为O1、半径与图5转子2柱面P2半径相等的柱面，球面F1是球心为O1、半径与图8壳体1柱面F3半径相等的球面，平面H1和I1平行，宽度（即平面H1和I1的距离）与叶片3的厚度相等。叶片3和密封条4均为轴对称。
    图5和图6所示为本发明的转子2的形状。转子2当中是一块平板，G2和H2是两相同的准圆台部分侧面，位于平板中间两腰处，其中一个准圆台下底为B2，上底与平板相接处是中心为O2半径与密封条4中间G1半径相同的阴圆柱面P2， A2和B2是半径相等的平行的圆平面，I2和J2是平行的平板平面，E2和F2是中心为O2的左右柱面，位于平面I2和J2之间，两平行平面I2和J2的距离为转子2平版厚度，K2M2的直线段长度为转子2的宽度，整个转子2不仅关于中心O2对称，也是轴对称。
图7、图8和图9所示为本发明的壳体1的形状。壳体1是柱面，厚度与转子2的宽度K2M2相等，顶面A3和底面B3是半径相等的平行的圆平面，柱面F3是以O3为中心，半径与转子2左右柱面E2和F2的半径相等的柱面，壳体1柱面的对角是一空心圆环，空心圆环的两个侧面C3和D3是平行的平面圆环，E3是中心轴通过O3的柱面，位于壳体的对角线上，空心圆环平行的两平面C3和D3的空间位置以如下而定：保证装配好后C3和D3两平面与相应的转子2两圆台侧面G2和H2分别贴合，K3G3H3的柱面为进气面，圆弧K3H3在底面圆B3上的圆心角小于90度，直线G3H3是过点H3和中心O3且垂直于底面圆B3的平面与柱面F3的交线，L3I3J3的柱面为排气面，I3J3的位置是当转子2由图5所示纸面位置转到如图13所示的垂直于纸面位置时，转子2平板右侧平面的位置。整个壳体1关于球台中心O3对称。
图12中示出了垫块5的形状。垫块5是一段圆环，其外侧面A4是半径与壳体1空心圆环E3外径相等的柱面，内侧面B4是半径与壳体1柱面F3半径相等的球面，两腰部C4和D4是半径与叶片3底面柱面E1的半径相等的柱面，垫块5的厚度与叶片3厚度相同。垫块5形状为轴对称。
如图6所示，本发明柱型叶片气动马达装配好后，各部件的中心O1、O2、O3重合。
    本发明的运行工作原理如下：如图15，在叶片气动马达的一端，转子2，叶片3，密封条4和壳体1将气腔分割成三个各自独立的密封腔Q1，Q2和Q3。在转子2的一端，当转子2处于进气开始位置（如 图10或6a）时，高压气从壳体的进气面进入气腔Q1，如图15，这时气腔Q3已经充满了高压气，而气腔Q2则为低压气，三个气腔形成的压差，在转子上产生扭矩，使转子逆时针旋转，继而推动叶片逆时针旋转。当转子逆时针旋转时，气腔Q2里的低压气通过壳体的排气面排出。当高压气继续从壳体的进气面进入气腔Q1时，转子继续逆时针旋转。当转子转到图16位置，并继续逆时针旋转时，气腔Q3从高压进气腔继而变成低压排气腔，而高压气则继续进入气腔Q1，气腔Q2仍为低压排气腔。气压差产生的扭矩继续推动转子逆时针旋转，如图17。这时Q1为高压进气腔，Q2和Q3为低压排气腔。当转子逆时针转动图14位置时，排气腔Q2里的低压气排尽，而Q1仍为高压进气腔，Q3仍为低压排气腔，这时高压气又从壳体的进气面进入新的高压进气腔，推动转子继续逆时针旋转。当转子旋转到图16位置时，气腔Q1从高压进气腔继而变成低压排气腔，这时Q3仍为低压排气腔，而高压气继续进入新的高压进气腔，推动转子继续逆时针旋转。如此周而复始，推动转子不断逆时针旋转。在气动马达的另一端，情况也和这一端完全相同。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本方面进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本方面作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种壳配气式柱形叶片气动马达，其特征在于，它包括壳体（1）、转子（2）、两个叶片（3）、两个密封条（4）和两个垫块（5）；转子（2）位于中心，壳体（1）位于外部，两个叶片（3）分别位于转子（2）的两侧，并安放在壳体（1）对角的的空心圆环（即导向槽）内，与转子（2）成一个角度，该角度的正切为壳体（1）高度与壳体（1）底圆直径之比；叶片（3）的一个平面与转子（2）的圆台侧面相切，密封条（4）位于转子（2）和叶片（3）之间，其平面一侧与转子（2）的一个平面贴合，柱面一侧则与叶片（3）的柱面E1贴合，垫块（5）位于壳体（1）对角的的空心圆环内，正好填满由叶片（3）、转子（2）和密封条（4）形成的空缺。
2.根据权利要求1所述壳配气式柱形叶片气动马达，其特征在于，所述叶片（3）由两个平面A1、B1和两个柱面C1、E1围合而成，其中，柱面C1是中心为球心O1、半径与壳体（1）的空心圆环的柱面E3的半径相同的柱面，柱面E1是中心为球心O1、半径为O1K1的柱面，点K1为过球心O1的垂直对称轴与柱面E1的交点；两个平面A1和B1平行，连接柱面C1和E1；两平行平面A1和B1的距离为叶片（3）厚度，叶片（3）厚度与壳体（1）的空心圆环宽度相等；O1K1的长度为转子（2）平板厚度的一半和密封条的高度之和；
所述密封条（4）上侧是一中心为球心O1、半径与叶片（3）柱面E1半径相等的柱面，下侧是一平面，球心O1与该下侧平面的垂直距离为转子（2）平板厚度的一半，柱面G1是中心为O1、半径与转子（2）柱面P2半径相等的柱面，球面F1是球心为O1、半径与壳体（1）柱面F3半径相等的球面，平面H1和I1平行，宽度（即平面H1和I1的距离）与叶片（3）的厚度相等；叶片（3）和密封条（4）均为轴对称；
所述转子（2）当中是一块平板，G2和H2是两相同的准圆台部分侧面，位于平板中间两腰处，其中一个准圆台下底为B2，上底与平板相接处是中心为O2半径与密封条4中间G1半径相同的阴圆柱面P2， A2和B2是半径相等的平行的圆平面，I2和J2是平行的平板平面，E2和F2是中心为O2的左右柱面，位于平面I2和J2之间，两平行平面I2和J2的距离为转子（2）平版厚度，K2M2的直线段长度为转子（2）的宽度，整个转子（2）不仅关于中心O2对称，也是轴对称；
所述壳体（1）是柱面，厚度与转子（2）的宽度K2M2相等，顶面A3和底面B3是半径相等的平行的圆平面，柱面F3是以O3为中心，半径与转子（2）左右柱面E2和F2的半径相等的柱面，壳体（1）柱面的对角是一空心圆环，空心圆环的两个侧面C3和D3是平行的平面圆环，E3是中心轴通过O3的柱面，位于壳体的对角线上，空心圆环平行的两平面C3和D3的空间位置以如下而定：保证装配好后C3和D3两平面与相应的转子（2）两圆台侧面G2和H2分别贴合，K3G3H3的柱面为进气面，圆弧K3H3在底面圆B3上的圆心角小于90度，直线G3H3是过点H3和中心O3且垂直于底面圆B3的平面与柱面F3的交线，L3I3J3的柱面为排气面，I3J3的位置是当转子（2）由纸面位置转到垂直于纸面位置时，转子（2）平板右侧平面的位置；整个壳体（1）关于中心O3对称；
 所述垫块（5）是一段圆环，其外侧面A4是半径与壳体（1）空心圆环E3外径相等的柱面，内侧面B4是半径与壳体（1）柱面F3半径相等的球面，两腰部C4和D4是半径与叶片（3）底面柱面E1的半径相等的柱面，垫块（5）的厚度与叶片（3）厚度相同；垫块（5）形状为轴对称；
高压气体从壳体（1）的柱面K3G3H3的进气面输入，低压气体从壳体（1）的柱面L3I3J3的排气面输出，气动马达输出力矩至负载。
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