CN103883355B - 一种多叶片式气马达 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多叶片式气马达，它包括壳体、转子、叶片、密封条和垫块，转子位于中心，壳体位于外部，叶片安放在壳体对角的空心圆环内，同时也位于转子的槽内，并与转子成一个角度，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，其平面一侧与转子贴合，圆台面一侧则与叶片的圆台面E1贴合，垫块位于壳体对角的空心圆环内，正好填满由壳体，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；排量大，压力高，效率高；比功率大；结构紧凑，加工相对容易；成本较低；不易磨损，寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种气马达，尤其涉及一种多叶片式气马达。
背景技术
现有的叶片式气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，工作时转子高速旋转，叶片在离心力的作用下甩出，与气缸体形成密封腔，旋转时容积变化产生压力。叶片数量为两片或多片。这种形式气马达由于叶片气缸体之间是靠一条接触线密封，因此密封性能较差，输出压力较低，加上旋转时叶片与转子及气缸体间产生很大摩擦，致使气马达整体磨损快，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，这样势必排量较小，虽然有双叶片式气压马达，但由于只有两片叶片，输出扭矩脉动较大，输出扭矩也欠大。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能实现大排量，输出扭矩大，输出扭矩脉动又小，全部密封处又均为面密封，且不易磨损的多叶片式气马达。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种多叶片式气马达，包括壳体、转子、叶片、密封条和垫块，转子位于中心，壳体位于外部，叶片安放在壳体对角的空心圆环内，同时也位于转子的槽内，并与转子成一个角度，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 贴合，圆台面一侧则与叶片 的圆台面E1贴合，垫块位于壳体对角的空心圆环内，正好填满由壳体，叶片，转子和密封条形成的空缺。
在上述的一种多叶片式气马达中，所述叶片为四分之一圆形，具有相同的四片，其中一片叶片由两个平面A1、B1和柱面C1、球面D1及两圆台面E1、J1围合而成；其中， 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，D1是球心为O1半径与转子球台C2半径相同的球面，E1和J1是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和直线M1N1，M1R1和N1S1则是其侧面母线；两个平面A1和B1平行；两平行平面A1和B1的距离为叶片的厚度，叶片厚度与壳体的空心圆环宽度相等；
所述密封条共有相同的八条，其中一条E1侧是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和P1Q1，P1R1和N1S1则是其侧面母线， K1侧是平面，过球心O1的轴线与该平面平行，其垂直距离为转子正交的十字板板厚的一半，G1是球心为O1半径与转子中心球台C2半径相等的球面，F1是球心为O1半径与壳体球面F3半径相等的球面，H1和I1两个面是平行的平面，密封条的宽度与叶片厚度相等；叶片和密封条均为轴对称；
所述转子当中是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球台，球台中间如同对称插入一正交的十字板，鼓形球台两头是两个相同的空心圆台，A2和B2是平行的圆平面，R2和S2是平行的圆，C2和D2是球心为O2的球面，I2和J2是相互垂直的两平面，一个叶片和两条密封条垂直安放在I2和J2之间的凹槽内，正好完全密合，E2和F2是球心为O2半径与壳体球面F3半径相同的球面，G2和H2是两个相同的空心圆台部分侧面，一侧圆台上下两底分别是圆平面A2和圆R2，另一侧圆台上下两底分别是圆平面B2和圆S2，K2M2的直线段长度为转子的宽度，两圆台侧面G2和H2和相应的壳体空心圆环平行平面C3和D3相贴合，整个转子不仅关于球台中心O2对称，也是轴对称；
所述壳体是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子的宽度K2M2相等，A3和B3是两个半径相等的平行的圆平面，球面F3以O3为球心，半径与转子左右外侧E2和F2球面的半径相等，壳体球面的对角是一空心圆环，圆环宽度与叶片厚度相等，空心圆环的两个侧面C3和D3是平行的圆环平面，E3是中心轴通过O3的柱面，位于壳体的对角线上，其外径与叶片柱面C1的外径相等，且大于壳体球面F3的外径， C3和D3两平面与相应的转子两空心圆台侧面G2和H2相贴合，整个壳体关于球台中心O3对称；
所述垫块是一段圆环，具有相同的四条，其中一条外侧A4是半径与壳体对角圆环E3外径相等的柱面，内侧B4是半径与壳体球面F3半径相等的球面，其上下厚度与转子正交的十字板宽度K2M2相等，两腰部C4和D4是圆台面，该圆台面上底面和下底面的直径分别是直线P1Q1和M1N1，M1P1则是其侧面母线，垫块形状为轴对称。
本发明具有的优点是：
1）所有密封处均为面密封；
2）排量大，压力高，效率高；
3）比功率大；
4）结构紧凑，加工相对容易；
5) 成本较低；
6）不易磨损，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是本发明的叶片和密封条形状示意图；
图2是图1的S向和T向示意图；
图3是本发明的转子形状示意图；
图4是图3的W-W剖面示意图；
图5是本发明的壳体的俯视图；
图6是本发明的壳体的主视图；
图7是图6的M-M剖面示意图；
图8是本发明的整体结构示意图；
图9是图8的K向示意图；
图10是图8的N-N剖面示意图；
图11是本发明的运行原理示意图；
图12是图11的U-U剖面示意图；
图13是本发明的工作过程原理示意图；
图14是图11的V-V剖面示意图；
图15是本发明的工作过程原理示意图。
图中：1.壳体，2.转子，3.叶片，4.密封条，5垫块。
具体实施方式
本发明的结构如图11所示，转子2位于中心，壳体1位于外部，叶片3安放在壳体1对角的的空心圆环（导向槽）内，同时也位于转子2的槽内，并与转子2成一个角度，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贴合，圆台面一侧则与叶片3的圆台面E1贴合，垫块5位于壳体1对角的的空心圆环内，正好填满由壳体1，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和密封条4的形状。叶片3为四分之一圆形或近似四分之一圆形，共有相同的四片，其中一片叶片3由两个平面A1、B1和柱面C1、球面D1及两圆台面E1、J1围合而成；其中， 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，D1是球心为O1半径与图4转子2球台C2半径相同的球面，E1和J1是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和直线M1N1，M1R1和N1S1则是其侧面母线；两个平面A1和B1平行；两平行平面A1和B1的距离为叶片3的厚度，叶片3厚度与图6壳体1的空心圆环宽度相等。
密封条4共有相同的八条，其中一条E1侧是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和P1Q1，P1R1和N1S1则是其侧面母线， K1侧是平面，过球心O1的轴线（如图1所示）与该平面平行，其垂直距离为图4转子2正交的十字板板厚的一半，G1是球心为O1半径与图4转子2中心球台C2半径相等的球面，F1是球心为O1半径与图6壳体1球面F3半径相等的球面，H1和I1两个面是平行的平面，密封条4的宽度（即平面H1和I1的距离）与叶片3厚度相等；叶片3和密封条4均为轴对称。
图3和图4所示为本发明的转子2的形状。转子2当中是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球台，球台中间如同对称插入一正交的十字板，鼓形球台两头是两个相同的空心圆台，A2和B2是平行的圆平面，R2和S2是平行的圆，C2和D2是球心为O2的球面，I2和J2是相互垂直的两平面，将图1的整个图形，即一个叶片3和两条密封条4垂直安放在I2和J2之间的凹槽内，正好完全密合，E2和F2是球心为O2半径与壳体1球面F3半径相同的球面，G2和H2是两个相同的空心圆台部分侧面，一侧圆台上下两底分别是圆平面A2和圆R2, 另一侧圆台上下两底分别是圆平面B2和圆S2，K2M2的直线段长度为转子2的宽度，两圆台侧面G2和H2的空间位置以如下而定：保证装配好后两圆台侧面G2和H2和相应的壳体1空心圆环平行平面C3和D3相贴合，整个转子2不仅关于球台中心O2对称，也是轴对称。
图5、图6和图7所示为本发明的壳体1的形状。壳体1是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子2的宽度K2M2相等，A3和B3是两个半径相等的平行的圆平面，球面F3以O3为球心，半径与转子2左右外侧E2和F2球面的半径相等，壳体1球面的对角是一空心圆环，圆环宽度与叶片3厚度相等，空心圆环的两个侧面C3和D3是平行的圆环平面，E3是中心轴通过O3的柱面，位于壳体1的对角线上，其外径与叶片3柱面C1的外径相等，且大于壳体1球面F3的外径，圆环平行的C3和D3两平面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2两空心圆台侧面G2和H2相贴合， L3I3J3的球面为排气面，I3J3的位置是当转子2转到图13所示位置时腔Q4和Q5之间的转子2平板靠Q5侧平面的位置，K3G3H3的球面为进气面，G3H3的位置视进气压力而定。整个壳体1关于球台中心O3对称。
图10所示为本发明的垫块5的形状，垫块5是一段圆环，共有相同的四条，其中一条外侧A4是半径与壳体1对角圆环E3外径相等的柱面，内测B4是半径与壳体1球面F3半径相等的球面，其上下厚度与转子2正交的十字板宽度K2M2相等，两腰部C4和D4是圆台面，该圆台面上底面和下底面的直径分别是直线P1Q1和M1N1（如图1所示），M1P1则是其侧面母线，垫块5形状为轴对称。
本发明的运行工作原理如下：
如图13所示，在气动马达的一端，转子2、叶片3、密封条4和壳体1将气腔分割成五个各自独立的密封腔Q1、Q2、Q3、Q4和Q5。在转子2的一端，当转子2处于进气开始位置（如图12）时，高压气从配气锥的进气面进入气腔Q1，如图13，这时气腔Q4和Q5已经充满了高压气，而气腔Q2 和Q3则为低压气，五个气腔形成的压差，在转子2上产生扭矩，使转子2逆时针旋转，继而推动叶片3逆时针旋转。当转子2逆时针旋转时，气腔Q2和Q3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、Q4和Q5时，转子2继续逆时针旋转。当转子2转到图13位置，并继续逆时针旋转时，气腔Q4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和Q5，气腔Q2和Q3仍为低压排气腔。
气压差产生的扭矩继续推动转子2逆时针旋转，当转子2逆时针转动图14位置时，排气腔Q2里的低压气排尽，而Q1和Q5仍为高压进气腔，Q3和Q4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2继续逆时针旋转。当转子2旋转到图15位置并继续旋转时，腔Q5从高压进气腔继而变成低压排气腔，这时Q1仍为高压进气腔，Q3和Q4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。当转子2逆时针转动图12位置时，排气腔Q3里的低压气排尽，而Q1仍为高压进气腔，Q4和Q5仍为低压排气腔，高压气还在进入新的高压进气腔，推动转子2继续逆时针旋转。当转子2旋转到图13位置并继续旋转时，腔Q1从高压进气腔继而变成低压排气腔。如此周而复始，推动转子2不断逆时针旋转。在气马达的另一端，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，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种多叶片式气马达，其特征在于，包括壳体（1）、转子（2）、叶片（3）、密封条（4）和垫块（5），转子（2）位于壳体（1）中心，壳体（1）位于外部，叶片（3）安放在壳体（1）对角的空心圆环内，同时也位于转子（2）的槽内，并与转子（2）成一个角度，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） 贴合，圆台面一侧则与叶片（3）的圆台面E1贴合，垫块（5）位于壳体（1）对角的空心圆环内，正好填满由壳体（1）、叶片（3）、转子（2）和密封条（4）形成的空缺；所述叶片（3）为四分之一圆形，具有相同的四片，其中一片叶片（3）由两个平面A1、B1和柱面C1、球面D1及两圆台面E1、J1围合而成；其中，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，D1是球心为O1、半径与转子（2）球台C2半径相同的球面，E1和J1是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和直线M1N1，M1R1和N1S1则是其侧面母线；两个平面A1和B1平行；两平行平面A1和B1的距离为叶片（3）的厚度，叶片（3）厚度与壳体（1）的空心圆环宽度相等；
所述密封条（4）共有相同的八条，其中一条E1侧是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和P1Q1，P1R1和N1S1则是其侧面母线， K1侧是平面，过球心O1的轴线与该平面平行，其垂直距离为转子（2）正交的十字板板厚的一半，G1是球心为O1、半径与转子（2）中心球台C2半径相等的球面，F1是球心为O1、半径与壳体（1）球面F3半径相等的球面，H1和I1两个面是平行的平面，密封条（4）的宽度与叶片（3）厚度相等；叶片（3）和密封条（4）均为轴对称；
所述转子（2）当中是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球台，球台中间如同对称插入一正交的十字板，鼓形球台两头是两个相同的空心圆台，A2和B2是平行的圆平面，R2和S2是平行的圆，C2和D2是球心为O2的球面，I2和J2是相互垂直的两平面，一个叶片（3）和两条密封条（4）垂直安放在I2和J2之间的凹槽内，正好完全密合，E2和F2是球心为O2、半径与壳体（1）球面F3半径相同的球面，G2和H2是两个相同的空心圆台部分侧面，一侧圆台上下两底分别是圆平面A2和圆R2，另一侧圆台上下两底分别是圆平面B2和圆S2，K2M2的直线段长度为转子（2）的宽度，两圆台侧面G2和H2和相应的壳体（1）空心圆环平行平面C3和D3相贴合，整个转子（2）不仅关于球心O2对称，也是轴对称；
所述壳体（1）是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子（2）的宽度K2M2相等，A3和B3是两个半径相等的平行的圆平面，球面F3以O3为球心，半径与转子（2）左右外侧E2和F2球面的半径相等，壳体（1）球面的对角是一空心圆环，圆环宽度与叶片（3）厚度相等，空心圆环的两个侧面C3和D3是平行的圆环平面，E3是中心轴通过球心O3的柱面，位于壳体（1）的对角线上，其外径与叶片（3）柱面C1的外径相等，且大于壳体（1）球面F3的外径， C3和D3两平面与相应的转子（2）两空心圆台侧面G2和H2相贴合，整个壳体（1）关于球心O3对称；
所述球心O1、球心O2、球心O3均与壳体（1）中心重合；
所述垫块（5）是一段圆环，具有相同的四条，其中一条外侧A4是半径与壳体（1）对角圆环E3外侧面的半径相等的柱面，内侧B4是半径与壳体（1）球面F3半径相等的球面，其上下厚度与转子（2）正交的十字板宽度K2M2相等，两腰部C4和D4是圆台面，该圆台面上底面和下底面的直径分别是直线P1Q1和M1N1，M1P1则是其侧面母线，垫块（5）形状为轴对称。
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