CN102606217A - 一种柱形叶片气动马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱形叶片式气动马达，它包括壳体、转子、两个叶片、两个密封条、两个配气锥和两个垫块；转子位于中心，壳体位于外部，两个配气锥分别位于转子两端空心锥形面内，两个叶片分别位于转子的两侧，并安放在壳体对角的空心圆环内，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；叶片的一个平面与配气锥的圆台侧面相贴合，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，扭矩小，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

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种柱形叶片气动马达，本发明比功率大，全部密封处又均为面密封，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：一种柱形叶片式气动马达，包括：壳体、转子、两个叶片、两个密封条、两个配气锥和两个垫块；转子位于中心，壳体位于外部，两个配气锥分别位于转子两端空心锥形面内，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；叶片的一个平面与配气锥的圆台侧面相贴合，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E4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的距离为叶片的厚度，叶片的厚度与壳体的空心圆环宽度相等；O1K1的长度为转子厚度的一半与密封条的高度之和；

    所述密封条上侧是一中心为球心O1、半径与叶片的柱面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厚度的一半，柱面G1是中心为O1、半径与转子的柱面P2半径相等的柱面，球面F1是球心为O1、半径等于转子线段O2M2的球面，平面H1和I1平行，密封条的宽度（即平面H1和I1的距离）与叶片厚度相等；R1和S1是两斜度与壳体中面D4对于B4的斜度相等的斜面。叶片和密封条均为轴对称；

    所述转子当中是一块平板，平板中间两腰处是两个完全相同的准圆台，其中一个准圆台下底面为面B2，上底面与平板相接处是中心为O2的阴圆柱面P2，准圆台锥角与阴圆台H2的锥角相同， A2和B2是平行的圆平面， I2和J2是平行的平板平面， E2和F2是中心为O2的柱面，G2和H2是两相同的阴圆台部分侧面，其中一个阴圆台上下两底分别是圆平面B2和以K2L2为直径的圆面，两平行平面I2和J2的距离为转子的厚度，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；

所述配气锥是一圆台，顶面A3和底面B3的半径分别和转子阴圆台上下两底面的半径相等，高度也与转子阴圆台的高度相等，两配气锥的空间位置以如下而定：保证装配好后，两配气锥圆台侧面分别和相应的壳体的空心圆环相应的平行平面C4或D4相贴合，点D3至E3的锥面为排气面，点D3为过圆心的水平轴与底面B3的交点，点E3的位置是当转子由图5所示纸面位置转到如图16所示的垂直于纸面位置时，转子左侧平面与底圆的交点，点D3至G3的锥面为进气面，D3至G3的锥面小于90度。

所述壳体是柱面，厚度与转子的宽度K2M2相等，顶面A4和底面B4是两个半径相等的平行的圆平面，柱面F4是以O4为中心，半径与转子左右外侧柱面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C4和D4是平行的平面圆环， E4是中心轴通过O4的柱面，位于壳体的对角线上；整个壳体关于球台中心O4对称；

所述垫块是一段圆环，其外侧面A5是半径与壳体空心圆环的柱面E4外径相等的柱面，内侧面B5是半径等于转子线段O2M2的球面，两腰部C5和D5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。

高压气体从配气锥（5）的点D3至G3的进气面输入，低压气体从配气锥（5）的点D3至E3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是图5的T-T剖视图；

图8是本发明的配油锥结构示意图；

图9是图8的P向示意图

图10是本发明的壳体结构示意图；

图11是壳体的剖视图；

图12是图11的M-M剖视图；

图13是本发明的整体结构示意图；

图14是图13的K向示意图；

图15是图13的N-N剖视图；

图16是本发明的运行原理示意图；

图17是图13的U-U剖视图；

图18是本发明的工作过程原理示意图；

图19是图16的V-V剖视图；

图20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、配气锥5、垫块6。

具体实施方式

如图16所示，本发明柱形叶片式气动马达包括壳体1、转子2、两个叶片3、两个密封条4、两个配气锥5和两个垫块6。转子2位于中心，壳体1位于外部，两个配气锥5分别位于转子2两端空心锥形面内，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的一个平面与配气锥5的圆台侧面相贴合，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6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E4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11壳体1的空心圆环宽度相等。O1K1的长度为图6转子2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、半径等于图5转子2线段O2M2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。R1和S1是两斜度与图11中面D4对于B4的斜度相等的斜面。叶片3和密封条4均为轴对称。

图5、图6和图7所示为本发明的转子2的形状。转子2当中是一块平板，平板中间两腰处是两个完全相同的准圆台，其中一个准圆台下底为B2，上底与平板相接处是中心为O2的阴圆柱面P2，准圆台锥角与阴圆台H2的锥角相同，A2和B2是平行的圆平面，I2和J2是平行的平板平面，E2和F2是中心为O2的柱面，G2和H2是两相同的阴圆台部分侧面，其中一个阴圆台上下两底分别是圆平面B2和以K2L2为直径的圆面，两平行平面I2和J2的距离为转子2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8和图9所示为本发明的配气锥5的形状。配气锥5是一圆台，顶面A3和底面B3的半径分别和转子2阴圆台的上下两底面的半径相等，高度也与转子2阴圆台的高度相等，两配气锥5的空间位置以如下而定：保证装配好后两配气锥5圆台侧面分别和相应的壳体1的空心圆环相应的平行平面C4或D4相贴合，点D3至E3的锥面为排气面，点D3为过圆心的水平轴与底面B3的交点，点E3的位置是当转子2由图5所示纸面位置转到如图16所示的垂直于纸面位置时，转子2左侧平面与底圆的交点，点D3至G3的锥面为进气面，D3至G3的锥面小于90度。

图10、图11和图12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A4和底面B4是半径相等的平行的圆平面，柱面F4是以O4为中心，半径与转子2左右外侧柱面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C4和D4是平行的平面圆环，E4是中心轴通过O4的柱面，位于壳体的对角线上。整个壳体1关于球台中心O4对称。

图15中示出了垫块6的形状。垫块6是一段圆环，其外侧面A5是半径与壳体1空心圆环E4外径相等的柱面，内侧面B5是半径等于图5转子2线段O2M2的球面，两腰部C5和D5是半径与叶片3底面柱面E1的半径相等的柱面，垫块6的厚度与叶片3厚度相同。垫块6形状为轴对称。    

如图16所示，本发明柱型叶片式气动马达装配好后，各部件的中心O1、O2、O4重合。

    图15中6 所示为本发明的垫块6的形状。垫块6是一段圆环，共有相同的两条，其中一条外侧A5是半径与壳体1对角圆环E4外径相等的柱面，内测B5是半径等于图5转子2线段O2M2的球面，厚度与叶片3宽度相等，两腰部C5和D5是半径与叶片3底面柱面E1的半径相等的柱面。垫块6形状为轴对称。

本发明的运行工作原理如下：

    如图18 ，在气动马达的一端，转子2，叶片3，密封条4，配气锥5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13或7a）时，高压气从配气锥的进气面进入气腔Q1，如图18，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里的低压气通过配气锥的排气面排出。当高压气继续从配气锥的进气面进入气腔Q1时，转子继续逆时针旋转。当转子转到图19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20。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17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，这时高压气又从配气锥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19位置时，油腔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)

1.一种柱形叶片式气动马达，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）、两个配气锥（5）和两个垫块（6）等；转子（2）位于中心，壳体（1）位于外部，两个配气锥（5）分别位于转子（2）两端空心锥形面内，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）的一个平面与配气锥（5）的圆台侧面相贴合，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（6）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所述柱形叶片式气动马达，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E4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）的厚度，叶片（3）的厚度与壳体（1）的空心圆环宽度相等；O1K1的长度为转子（2）厚度的一半与密封条（4）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）的柱面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）厚度的一半，柱面G1是中心为O1、半径与转子（2）的柱面P2半径相等的柱面，球面F1是球心为O1、半径等于转子（2）线段O2M2的球面，平面H1和I1平行，密封条（4）的宽度（即平面H1和I1的距离）与叶片（3）厚度相等；R1和S1是两斜度与壳体（1）中面D4对于B4的斜度相等的斜面；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，平板中间两腰处是两个完全相同的准圆台，其中一个准圆台下底面为面B2，上底面与平板相接处是中心为O2的阴圆柱面P2，准圆台锥角与阴圆台H2的锥角相同， A2和B2是平行的圆平面， I2和J2是平行的平板平面， E2和F2是中心为O2的柱面，G2和H2是两相同的阴圆台部分侧面，其中一个阴圆台上下两底分别是圆平面B2和以K2L2为直径的圆面，两平行平面I2和J2的距离为转子（2）的厚度，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；

所述配气锥（5）是一圆台，顶面A3和底面B3的半径分别和转子（2）阴圆台上下两底面的半径相等，高度也与转子（2）阴圆台的高度相等，两配气锥（5）的空间位置以如下而定：保证装配好后，两配气锥（5）圆台侧面分别和相应的壳体（1）的空心圆环相应的平行平面C4或D4相贴合，点D3至E3的锥面为排气面，点D3为过圆心的水平轴与底面B3的交点，点E3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）左侧平面与底圆的交点，点D3至G3的锥面为进气面，D3至G3的锥面小于90度；

所述壳体（1）是柱面，厚度与转子（2）的宽度K2M2相等，顶面A4和底面B4是两个半径相等的平行的圆平面，柱面F4是以O4为中心，半径与转子（2）左右外侧柱面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C4和D4是平行的平面圆环， E4是中心轴通过O4的柱面，位于壳体（1）的对角线上；整个壳体（1）关于球台中心O4对称；

所述垫块（6）是一段圆环，其外侧面A5是半径与壳体（1）空心圆环的柱面E4外径相等的柱面，内侧面B5是半径等于转子（2）线段O2M2的球面，两腰部C5和D5是半径与叶片（3）底面柱面E1的半径相等的柱面，垫块（6）的厚度与叶片（3）厚度相同；垫块（6）形状为轴对称；

高压气体从配气锥（5）的点D3至G3的进气面输入，低压气体从配气锥（5）的点D3至E3的排气面输出，气动马达输出力矩至负载。

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