CN103046969B - 一种气动叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型气动叶轮技术方案，该方案包括有机体、轮体、叶片构成，所述叶片固定在轮体上，所述轮体固定在轮轴上安装在机体腔内，所述轮轴上机体壁内装有轴承，所述叶片顶边逆时针侧装有跟叶片同宽的舌片，所述舌片经活动轴跟叶片成活动链接，舌片以连接轴为轴心另一个边沿相邻另一叶片的叶面可在90度范围内上下滑动，所述舌片活动边所对应的叶片面是弧形，舌片滑动边在上止点时相邻两叶片、轮体、舌片和机体腔壁之间形成一个相对密封的叶轮空腔，跟叶轮空腔底部相对应的机体腔侧壁上有环形气槽，所述环形气槽经气道、气道口跟进气口相通，所述气道上有压力控制阀，所述进气口处有凸轮轴，进气口跟进气道相通，排气口跟排气道相通。

Description

一种气动叶轮

技术领域：

　　本发明涉及的是一种气动机械，尤其是一种气动叶轮。

背景技术：

　　在现有技术中，与本申请最为接近的技术是气轮机，现有技术中，气轮机的做功转子几乎全部是透平式的涡轮或页轮，其转速适应范围较窄，无法做到高低速相互适应，使其功率输出范围较窄，主要是其做功叶轮的形状、周/排气量都相对固定不变，使其在相同工作气压下做功转子的排气量相对固定不变，这就是气轮机低速时效率较差的问题所在，不能在低速条件下使用，这就是现有技术所存在的不足之处。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种气动叶轮在相同工作气压下其周/排气量可调可变可控，其转速适用范围较宽、功率输出范围较宽、可在复杂工况条件下工作的技术方案。

本方案是通过如下技术措施来实现的：主要由机体、叶片、轮体、轮轴构成，所述轮体安装在机体轮腔内，所述机体上有进排气口和进排气道，所述叶片可以是跟轮体同宽的开式叶片结构，也可以是叶片一边由轮片封堵的半闭式叶轮或叶片两边都由轮片封堵的闭式叶轮结构，所述轮腔可以是圆形，所述轮体上的叶片可以是固定在轮体上的固定式叶片，所述叶片不跟轮腔内圆面接触，所述叶轮的相邻两叶片之间有跟叶片同宽且可以上下活动的舌片，所述舌片的一个边跟相邻两叶片中一个叶片顶边用活动轴进行活性连接，所述活动轴可以在叶片的逆时针侧面顶边上也可以在叶片的顺时针侧面顶边上，所述舌片以连接轴为轴心另一个边沿相邻另一叶片的叶面在90度范围内上下滑动，其上止点不超过所对应的叶片顶边，所述舌片活动边所对应的叶片面成弧形其弧度和舌片滑动边的滑动弧度相匹配，在开式叶片结构中当舌片滑动边在上止点时相邻两叶片、轮体、舌片和机体腔侧壁之间形成一个相对密封的叶轮空腔，所述叶片是两边由轮片封堵的闭式叶片结构中，当舌片活动边在上止点时相邻两叶片、舌片、轮体和叶片两边轮片之间形成一个相对密封的叶轮空腔，叶轮空腔底部轮片上有气孔跟机体腔侧壁上对应的环形气槽相通。所述叶片是一边由轮片封堵的半闭式叶片结构中，当舌片活动边在上止点时相邻两叶片、舌片、轮体和叶片一边的轮片以及叶片另一边的轮腔侧壁之间形成一个相对密封的叶轮空腔，机体轮腔侧壁上跟叶轮底部对应的环形气槽在轮片一侧时，所述轮片上叶轮空腔底部有气孔跟机体腔侧壁上对应的环形气槽相通，所述轮腔也可以是椭圆形，所述轮体外圆面上有轴向凹槽，所述叶片内有叶片孔，所述叶片孔一端跟轴向凹槽底部相通另一端跟叶轮空腔底部相通， 所述叶片在轮体轴向凹槽内可以自内向外滑动，所述叶片顶面有跟叶片同向的小凹槽，所述小凹槽内有滚柱跟椭圆形轮腔内圆面接触，所述叶片顶面上也可以没有小凹槽和滚柱，叶片顶面直接跟椭圆形轮腔内圆面接触，所述舌片是由凹体和凸体相互成活性串插构成，凹体内凸体顶端面上有弹簧，在弹簧作用力下凹体顶端面始终在对应滑动的叶片面上，所述舌片下面叶轮空腔内可以有弹簧，所述弹簧可以是之字形片簧也可以是螺旋形弹簧或其它形状的弹簧，所述舌片下面也可以没有弹簧，所述机体轮腔侧壁上有跟叶轮空腔底部相对应的环形气槽，所述叶轮空腔底部跟机体轮腔侧壁上对应的环形气槽相通，所述环形气槽经气道、气道口跟进气口相通，所述环形气槽的气道上有压力控制阀，所述压力控制阀可以控制机体腔侧壁上环形气槽内气压的大小，在闭式或半闭式叶片结构中叶轮空腔底部轮片上有气孔和机体轮腔侧壁上对应的环形气槽相通，所述进气口处有可转动凸轮轴，所述凸轮轴可以关闭或打开进气口，通过凸轮轴可以调节进气口的开度大小，控制进入叶轮腔的高压气流量与方向，工作中在工作气压力、舌片下面叶片空腔内气压力以及作用在舌片上的离心力的相互作用下可根据转低及负荷的变化自动调整叶轮的周/排气量，还可以通过压力控制阀调整环形气槽内气体压力控制叶轮空腔内气体压力大小即控制舌片在对应滑动的叶片面上所处的位置使叶轮的周/排气量发生变化，使其在相同工作压力下输出不同扭力或不同转速。综上所述，本技术方案具有较高的自适应度和较宽的调控范围且简单易操作，由此可见，本技术方案与现有技术相比，具有新颖性、实质性特点和显著进步，其实施的有益效果也是显而易见的。 

附图说明：

图1为本方案第一个具体实施方式的结构示意图。

图2为图1、图3中沿A处线横切结构示意图。 

图3为本方案第二个具体实施方式的结构示意图。 

图4为图8中B处放大图。 

图5为本方案第三个具体实施方式的结构示意图。 

图6为图5中沿A处线横切结构示意图。 

图7为本方案第四个具体实施方式的结构示意图。 

图8为图7中沿A处线横切结构示意图。 

图中，1为机体，2为轮体,3为轮轴，4为叶片, 5为舌片，6为活动轴，7为叶轮空腔， 8为进气口，9为排气口，10为气道，11为压力控制阀， 12为进气道，13为排气道，14为气道口，15为环形气槽，16为轴承， 17为凸轮轴，18为轮片，19为气孔, 20为叶片孔，21为轴向凹槽，22为滚柱，23舌片凸体，24为舌片凹体， 25为舌片内弹簧，26为小凹槽。 

具体实施方式：

　　为能更清楚说明本方案的技术特点，下面通过四个具体实施方式，并结合其附图，对本方案作进一步阐述。

图1、图2示出了本方案第一个实施例，通过附图可以看出，本实施例示出的新型气动叶轮由机体1、轮体2、轮轴3和叶片4构成，所述叶片4固定在轮体2上，所述轮体2固定在轮轴3上并安装在圆形机体1轮腔内，所述轮轴3上机体1壁内装有轴承16，所述叶片4顶边逆时针侧经活动轴6装有跟叶片4同宽的舌片5，  所述舌片5经活动轴6跟叶片4成活动链接，舌片5以连接轴6为轴心另一个边沿相邻另一叶片4的叶面可在90度范围内上下滑动，其上止点不超过所对应的叶片4顶边，所述舌片5活动边所对应的叶片4面是弧形， 其弧度和舌片5滑动边的滑动弧度相匹配，所述舌片5滑动边在上止点时相邻两叶片4、轮体2、舌片5和机体1轮腔侧壁之间形成一个相对密封的叶轮空腔7，跟叶轮空腔7底部相对应的机体1轮腔侧壁上有环形气槽15，      所述环形气槽15经气道10、气道口14跟进气口8相通，  所述气道10上有压力控制阀11，所述压力控制阀11可以是现有技术中能够适用于本方案的各种压力控制器件，所述进气口8处有凸轮轴17，所述进气口8跟进气道12相通，排气口9跟排气道13相通。工作原理：具有一定压力的压缩气体经进气道12进入进气口8，一部分压缩气体经气道口14进入气道10经压力控制阀11调压后进入环形气槽15内再进入对应的叶轮空腔7内推动舌片5向外滑动，  启动凸轮轴17打开进气口8，压缩气体进入机体1轮腔内使舌片5在压力下向内滑动同时推动叶片4使轮体2转动做功，废气经出气口9进入排气道13内排出。  工作中可以通过压力控制阀11调整叶轮空腔7内压力控制舌片5在所对应滑动的叶片4面上的所处位置来改变叶轮的周/排气量，使叶轮在相同工作压力下可以输出不同扭力不同转速，可以在相同工作压力下输出不同功率的要求，还可以根据负荷的变化自动调整扭力与转速，做到自适应。 

图3、图2示出了本方案第二个实施例，  通过附图可以看出，  本实施例示出的新型气动叶轮由机体1、轮体2、轮轴3和叶片4构成，同第一实施例相比不同之处是：所述叶片4是一边由轮片18封堵的半闭式结构，相对提高了叶片4强度及密封性，所述叶轮空腔7底部对应的轮腔侧壁上环形气槽15在没被轮片18封堵的一侧，其它结构及工作原理均跟第一实施例相同，不再累述。 

图5、图6示出了本方案第三个实施例，  通过附图可以看出，本实施例示出的新型气动叶轮由机体1、轮体2、轮轴3和叶片4构成，同第一实施例相比不同之处是：所述叶片4是两边由轮片18封堵的闭式结构，相对进一步提高了叶片4强度及密封性，所述活动轴6在叶片4顺时针侧叶面顶边上， 所述叶轮空腔7底部跟机体1轮腔侧壁上环形气槽15相对应的轮片18上有气孔19.所述叶轮空腔7经气孔19跟环形气槽15相通，所述轮体2是薄体结构，使相同尺寸下相对减轻了轮体2的重量，其它结构及工作原理均跟第一实施例相同，不再累述。 

图7、图8、图4示出了本方案第四个实施例，通过附图可以看出，本实施例示出的新型气动叶轮由机体1、轮体2、轮轴3和叶片4构成，同第一实施例相比不同之处是：所述机体1轮腔是椭圆形，所述叶片4在轮体2轴向凹槽21内，所述叶片4内有叶片孔20，所述叶片孔20一端跟轴向凹槽21底部相通另一端跟叶轮空腔7底部相通，舌片5是由舌片凹体24跟舌片凸体23相互串插构成，所述舌片凸体23可以在舌片凹体24内向外或向内滑动，所述舌片凹体24内舌片凸体23顶端面上有弹簧25，所述叶片4顶端面上有跟叶片同向的小凹槽26，所述小凹槽26内有滚柱22，所述滚柱22跟机体1椭圆形轮腔内圆面接触，其它结构均跟第一实施例相同，工作原理：具有一定压力的压缩气体经进气道12进入进气口8，一部分压缩气体经气道口14进入气道10内经压力控制阀11调压后经轮腔侧壁环形气槽15内进入叶轮空腔7内推动由凸体23和凹体24构成的舌片沿叶面向外滑动，  其中一部分压缩气经叶片孔20进入轴向凹槽21底部推动叶片4向外滑动使叶片4顶端小凹槽26内滚柱22顶在椭圆形轮腔内圆面上，舌片凹体在弹簧25的作用力下始终顶在对应滑动的叶片4面上， 启动凸轮轴17打开进气口8压缩气体进入机体1轮腔内使舌片5在压力作用下沿叶面向下滑动同时推动叶片4使轮体2转动做功，轮轴3输出功率。通过压力控制阀11调整叶轮空腔7内压力控制舌片5在所对应的叶片4面上的所处位置来改变叶轮的周/排气量，使叶轮在相同工作压力下可以输出不同扭力不同转速，可以在相同工作压力下输出不同功率。 

通过对以上四个具体实施例的叙述可以看出，本申请新型气动叶轮方案在工作中可以通过压力控制阀11调整叶轮空腔7内压力来控制舌片5活动边在所对应滑动的叶片4面上的所处位置达到改变相同工作压力下叶轮的周/排气量，使叶轮在相同工作压力下可以输出不同扭力不同转速，在相同工作压力下输出不同功率的要求，还可以根据负荷的变化自动调整扭力与转速，在较大功率范围内做到自适应。本申请不仅局限于以上四种实施方式，在以上四种具体实施方式中可以互换有无，相互变换，如第二具体实施例中，所述叶轮空腔7底部对应的轮腔侧壁上环形气槽15可以在被轮片18封堵的叶片一侧，所述叶轮空腔7底部跟轮腔侧壁上环形气槽15对应的轮片18上有气孔19，叶轮空腔7经气孔19跟环形气槽15相通，还有如第四实施例中，所述叶片孔20可以改换在两轴向凹槽21之间的轮体2内，一端跟叶轮空腔7相通另一端跟轴向凹槽21底部相通，还有如所述舌片5下面叶轮空腔7内可以有弹簧，还有如进气口8处的凸轮轴17可以省略，其上所有变化均在本申请保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种气动叶轮，主要由机体、轮体、轮轴、叶片构成，圆柱型轮体安装在机体腔内，所述轮体中心装有轮轴，所述叶片轴向安装在轮体上，所述轮轴上机体腔壁内装有轴承，所述机体上有进排气口和进排气道，其特征是：所述轮体上相邻两叶片之间有跟叶片同宽的舌片，所述舌片的一个边跟相邻两叶片中的一个叶片顶边经活动轴成活性连接，所述舌片以连接轴为轴心其另一个边沿相邻另一叶片的叶面在0-90度之间范围内上下滑动，其上止点不超过所对应滑动的叶片顶边，所述舌片滑动边所对应的叶片面成弧形其弧度和舌片滑动边的滑动弧度相匹配，相邻两叶片、舌片和轮体之间形成一个叶轮空腔，所述机体腔侧壁上有跟叶轮空腔底部相对应的环形气槽，所述环形气槽跟叶轮空腔底部相通，所述环形气槽经气道、气道口跟进气口相通，所述气道上有压力控制阀，所述进气口在机体轮腔的圆周上面，所述进气口对应的轮腔圆周下面是出气口。

2.根据权利要求1所述一种气动叶轮，其特征是：所述机体轮腔是圆形，所述叶轮上的叶片固定在轮体上，不跟腔壁接触。

3.根据权利要求1所述一种气动叶轮，其特征是：所述机体轮腔是椭圆形，所述轮体外圆面上有轴向凹槽，所述叶片在轮体轴向凹槽内可自内向外滑动，所述叶片顶面有轴向小凹槽，所述小凹槽内有滚柱跟椭圆形轮腔内圆面接触，所述舌片是由凹体和凸体相互成活性串插构成，所述凹体内凸体顶端面上有弹簧，所述叶片内有叶片孔，所述叶片孔一端跟轴向凹槽底部相通另一端跟叶轮空腔底部相通。

4.根据权利要求1、2、3中任一项所述一种气动叶轮，其特征是：所述叶片是跟轮体同宽的开式叶片结构，当舌片活动边在上止点时相邻两叶片、舌片、轮体和叶片两边的腔壁之间形成一个相对密封的叶轮空腔。

5.根据权利要求1、2、3中任一项所述一种气动叶轮，其特征是：所述叶片是两边由轮片封堵的闭式叶片结构，当舌片活动边在上止点时相邻两叶片、舌片、轮体和叶片两边轮片之间形成一个相对密封的叶轮空腔，叶轮空腔底部轮片上有气孔跟机体腔侧壁上对应的环形气槽相通。

6.根据权利要求1、2、3中任一项所述一种气动叶轮，其特征是：所述叶片是一边由轮片封堵的半闭式叶片结构，当舌片活动边在上止点时相邻两叶片、舌片、轮体和叶片一边的轮片以及叶片另一边的腔壁之间形成一个相对密封的叶轮空腔。

7.根据权利要求1至3中任一项所述一种气动叶轮，其特征是：所述进气口处有凸轮轴。