CN103912489A - 偏心活动叶片泵 - Google Patents

Abstract

一种偏心活动叶片泵具有结构简单，运动部件少，可靠性高，运用广泛。适应多种工况范围，不仅可用于气体液体，也可用于涡轮增压及内燃机。包括缸体（1），第一转子（2），第二转子（4）和活动叶片（21），其特征在于，第一转子（2）与第二转子（4）偏心设置且其中一种转子和缸体（1）同轴心设置，在所述的第一转子（2）上圆周平均分布有转子轴孔（24），转子轴孔（24）与活动叶片（21）内端部（22）轴接，所述第二转子（4）的数量与所述的活动叶片（21）相同；所述的活动叶片（21）的外端部（23）分别与设置在第二转子（4）上的转子轴孔（44）轴接；第一转子（2）固定设置在主轴上；在缸体（1）上对应于相邻的活动叶片（21）与缸体（1）之间空间的膨胀区域及压缩区域设置有流体通道（5）不仅可作为真空泵，压力泵，动力泵，还可作为内燃机，燃机及无级液力耦合器使用。

Description

偏心活动叶片泵

技术领域

    本发明涉及一种偏心活动叶片泵，尤其是一种可变容积式偏心活动叶片泵，可用于真空泵，压缩机泵，水泵，汽车涡轮增压器，燃机内燃机，风力发动机，水力发动机，蒸汽透平泵及无级液力耦合器等领域。 

背景技术

    中国专利文献CN201210556131公开了一种滑片泵，它是在缸体设置了偏心转子，滑片在偏心转子上发生径向位移使得滑片两端的容积发生变化。该泵由于采用了摩擦密封的原理所以导致滑片容易磨损，密封效果不佳，工作寿命及效率都不高，加工精度要求高。该专利文献的滑片处于高速工作时由于弹簧弹性弹力，频率，工作流体压力，压差等工况影响会导致设备产生效率有很大波动，故工作范围窄，不能用于高速，高压，大流量等高要求工况下使用，同时该滑片泵的有效容积率低。 

发明内容

    本发明解决的技术难题是提供一种结构简单，高效率，低成本，多工况，高稳定性，长寿命，可无需的弹性装置密封的容积式偏心活动叶片泵，高速工作时活动叶片无直接径向冲击的偏心活动叶片泵。 

   本发明的技术方案是：偏心活动叶片泵，包括缸体，第一转子，第二转子和活动叶片，所述的缸体为环形缸体且与第二转子同轴心设置，第一转子通过轴承设置在缸体上且固定在主轴上，第一转子与第二转子偏心设置；所述的第一转子上圆周分布有的转子轴孔，转子轴孔与活动叶片内端部轴接，活动叶片外端部上设有推杆在所述的第二转子设置的滑道内滑动；在缸体上对应于相邻的活动叶片与缸体之间空间的膨胀区域及压缩区域分别设置有流体通道。活动叶片数量大于等以1个。第一转子和第二转子都通过轴承设置在缸体上。 

    偏心活动叶片泵，包括缸体，第一转子，第二转子和活动叶片，所述的缸体为环形缸体，第一转子固定在主轴上且与第二转子偏心设置，其中一种转子和缸体同轴心设置，在所述的第一转子上圆周平均分布有转子轴孔与活动叶片内端部轴接，所述第二转子的数量与所述的活动叶片相同；所述的活动叶片的外端部分别与设置在不同的第二转子上的转子轴孔轴接；第一转子固定设置在主轴上；在缸体上对应于相邻的活动叶片与缸体之间空间的膨胀区域及压缩区域分别设置有流体通道。第一转子和第二转子都通过轴承设置在缸体上。 

    当活动叶片数量大于1时，在第二转子上还分别设置有固定叶片，相邻的固定叶片之间的空间体积发生周期性压缩和膨胀变化，从而固定叶片和缸体等部件构成容积泵。 

    每一个固定叶片与其对应连接的第二转子通过定传动比机构连接，如齿轮机构，这样所述的固定叶片由旋转一周其旋转速度发生一次快慢转换的变化变为固定叶片旋转一周其旋转速度发生多次快慢转换的周期变化，从而固定叶片在缸体内旋转一周发生多次压缩和膨胀过程，由此固定叶片旋转一周完成气体四冲程做功过程。 

    相邻活动叶片或固定叶片的空间在旋转过程中，在该空间接近最大体积及由最大体积逐渐变小的过程中，在主轴旋转方向上靠前的活动叶片或固定叶片对应的缸体上设置有气体通道，该气体通道既是排气通道同时又是进气通道，可作为具有很高的压缩比及膨胀比二冲程发动机。 

    相邻活动叶片的空间在旋转过程中，该空间体积膨胀区域及体积压缩区域对应的缸体上设置有气门机构，该气门机构在该空间内气体处于压缩和膨胀时关闭而该空间处于进气和排气时打开，活动叶片旋转两周完成气体的4个工作过程循环，从而可用于四冲程发动机。 

所述的活动叶片的两侧面为曲面，其中一个侧面与第一转子壁面重合，另一侧面与第二转子壁面重合。 

    偏心活动叶片泵中空间压缩至一定程度时在对应的缸体或转子上设置有油气门装置，应用于内燃机。 

    2个或多个的偏心活动叶片泵设置于同一主轴上，其中一些偏心活动叶片泵压缩气体做负功，而另一些偏心活动叶片泵膨胀气体做正功，可用于涡轮增压机及燃机及燃机。 

    在第一转子和缸体之间或第二转子和缸体之间或第一转子和第二转子之间设置有一个执行机构，所述执行机构能改变第一转子和第二转子之间的偏心距离，从而改变偏心活动叶片泵的流体吸入和排除流量值可应用为液力耦合器。 

    缸体包含有环形缸体及上下缸体盖。 

   活动叶片与第一转子及第二转子连接轴和轴套采用陶瓷材料如氮化硅陶瓷材料以用于高温无润滑剂工况下工作，当轴套与第一转子或第二转子连接部分采用弹性方式连接时可自动补偿由于磨损及热匹配性不一致导致的尺寸偏差，同时也可避免轴套与转子上的连接部位的相对转动。且活动叶片与多个第一转子和第二转子枢接时位于转子上的枢接群部和活动叶片等高同时群部外部为弧形与其他同心的转子壁面同心贴近，这样使转子枢接部分具有更高的强度及与其他同轴转子获得更高的密封性。 

    固定叶片为只发生轴向转动而无径向动作，固定叶片形状为扇形结构。活动叶片与第一转子、第二转子或缸体之间的密封采用Y形弹性密封。                                    

    多个同轴转子间采用大小头套接方式连接时用活塞环方式连接相邻的两个同轴部件以获得位于转子内外两侧的密封。 

附图说明

图1为第二转子带滑道示意图。 

图2为图1中活动叶片结构示意图。 

图3为第二转子数量为4个时结构示意图。 

图4为另一种形式的第二转子数量为4个时结构示意图。 

图5为图4中活动叶片具体结构示意图。 

图6为二冲程发动机结构示意图。 

图7为带有气门机构的四冲程发动机示意图。 

图8为带有固定叶片的容积泵示意图。 

图9为带有定传动比机构的发动机示意图。 

图10为弧形滑块及复合弧形滑块结构示意图。 

图11为弧形滑块泵结构示意图。 

图12为径向转子连接方式示意图。 

图13为2种第一转子不同形式的结构示意图。 

图14为活动叶片（21）的一种立体结构图。

具体实施方式

图例说明： 

缸体1；

第一转子2；

主轴11；

轴承12；

缸体盖15；

第二转子滑道45；

固定叶片20；

活动叶片21；

活动叶片内端部22；

活动叶片外端部23；

连接轴33；

弧形滑块转子34；

流体通道5；

气体通道53

气门机构55；

第二转子4；

活动叶片推杆26；

活动叶片避空27；

转子流体通道52；

固定偏心轴14；

活动叶片避空231；

活动叶片轴接232。

    实施例1 

    请参见图1和图2，图1是一种在第二转子（4）上设置有滑道（45）的偏心转子叶片泵，包含有第一转子（2）（未画出请参考图4），4个活动叶片（21）（请见图2）与一个第二转子（4）。第二转子（4）与第一转子（2）偏心设置，第二转子（4）与缸体（1）同轴心设置且对应壁面贴近，第一转子(2) 固定在主轴上。活动叶片（21）的外端部（23）下部与缸体（1）内壁贴近，活动叶片（21）的外端部（23）上部设置有推杆（26），推杆（26）在第二转子（4）上的滑道（45）内移动。且在推杆（26）和活动叶片（21）之间留有与第二转子（4）的位置避空（27），滑道（45）对应的活动叶片外端部（23）可设置有弹性装置如弹簧弹片等（未画出），以降低活动叶片在滑道（45）中移动的冲击力和震动。在本实施例中，主轴可顺时针旋转工作也可逆时针旋转工作，也就是说即可用于压力泵也可用于动力泵。在缸体上设置有流体入口及流体出口通道（5）。

实施例2 

请参见图4和图5，偏心活动叶片泵内设置有4个活动叶片（21）(请见图5），活动叶片（21）内端部（22）分布与4个圆周平均分布在第一转子（2）的外壁上的转子轴孔（24）轴接，4个不同的第二转子（4）之间轴向同心排列。第一转子（2）固定在主轴（11）上。在活动叶片（21）外端部（23）上还设置有轴销（231），轴销（231）与第二转子（4）的转子轴孔（44）轴接（未画出）。活动叶片（21）上还设置有与不和该活动叶片（21）轴接的其它第二转子（4）的避空位（232），在偏心活动叶片泵工作时，活动叶片（21）外端部（23）未对应有第二转子（4）的部分和缸体（1）内壁贴近。在本实施例中，第一转子（2）和主轴（11）固定连接。偏心活动叶片泵可顺时针或逆时针工作。在缸体上设置有流体入口及流体出口通道（5）。

实施例3 

请参见图3，偏心活动叶片泵内设置有4个活动叶片（21）和4个第二转子（4），每个第二转子（4）通过轴承轴向同心设置在固定偏心轴（14）上，固定偏心轴（14）与第一转子（2）偏心设置且固定设置在缸体（1）上，第一转子（2）通过轴承同轴心设置在缸体（1）上，第一转子（2）固定在主轴（11）上。每一个活动叶片（21）内端部（22）分别与圆周平均分布设置在第一转子（2）上的转子轴孔（24）轴接，每一个活动叶片（21）的外端部（23）分别与4个第二转子（4）上的转子轴孔（44）轴接，在相邻的活动叶片（21）之间对应的第一转子（2）壁面上设置有流体通道（52），当流体通道（52）旋转至缸体（1）上的流体通道（5）位置时，流体被排出或吸入。本实施例中活动叶片（21）内端部（22）设置有轴销及避空请参考图5。

在相邻活动叶片（21）与缸体（1）形成的空间在工作过程中处于压缩至较小空间时对应的缸体（1）位置或在第一转子（2）对应位置设置有油气门装置，在该空间压缩至一定程度时点燃油气从而可用于内燃机（未画图）。2个相同的本发明偏心活动叶片泵以180度设置在同一主轴上以消除偏心震动。多个偏心活动叶片泵串联工作时可作为多级压缩或膨胀偏心活动叶片泵，而同时装有压缩偏心活动叶片泵及膨胀偏心活动叶片泵时可作为燃机工作。 

实施例4 

请参见图6，第一转子（2）上圆周平均分布有4个群部，每一群部上设置有转子轴孔（24）分别与活动叶片（21）（请见图14）内端部（22）轴接，活动叶片（21）外端部（23）又分别与设置在第二转子（4）上的转子轴孔（44）轴接，在第一转子（2）外壁上还分别设置有4个坑道（25），在缸体（1）两个端面上设置有两个缸体盖（15）上设置有贯穿缸体（1）的气体通道（53）。该气体通道（53）位于相邻的两个活动叶片（21）与缸体（1）之间的空间逐渐达到最大体积及由最大体积逐渐变小时处于与旋转方向上靠前的叶片与缸体盖（15）重合的区域。在本实施例中，所述的该空间气体被逐渐压缩至最小体积时在坑道（25）内设置火花塞点火引爆被压缩的混合油气，产生的高温高压气体逐渐膨胀至气体通道（53）处，新鲜空气由其中一个气体通道（53）进入，而缸体内高温气体由另一个气体通道（53）排出。当新鲜空气压力越大时空气的置换效果越好。这样完成了新鲜空气进气过程及燃烧后气体排气过程，随着叶片继续旋转新鲜空气又进入压缩环节。本实施例中活动叶片（21）旋转一周完成一次做功过程，是一种二冲程发动机，具备有高压缩（点火）-高膨胀-高效置换气效果，且可获得和四冲程同样效果的压缩比及比压缩比数值更大膨胀比。

实施例5 

请参见图7，图7和图6结构基本一样，不同的是在缸体（1）上设置有多个气体通道（53），气体通道（53）的开闭由一个气门机构（55）控制（未画出）。当相邻叶片的空间处于排气及进气状态时气门机构（55）打开气体通道（53），气门机构（55）可以是电控或皮带轮与凸轮轴方式组成。本实施例中活动叶片（21）旋转2周完成一次4过程的点火做功，是一种四冲程发动机。

实施例6 

请参见图8，图8中4个第二转子（4）上分别单独设置有一个固定叶片（20），随着第一转子（2）的转动，相邻固定叶片（20）之间的容积空间（55）发生周期性变化，从而由固定叶片（20）及泵体等构件组成一种容积泵，该容积泵同样可用于内燃机，压缩机等领域。

实施例7 

请参见图9，图9中包含有2个活动叶片（21）及与之对应的2个第二转子（4），每个第二转子（4）分别通过定传动比机构和2个固定叶片（20）连接，每个固定叶片上对称设置有2个扇叶，定传动比机构设定为齿轮机构（未画出），速比为1/2。当第二转子每转2圈时固定叶片（20）旋转了1圈，这样使得固定叶片（20）旋转一周其旋转速度发生2次快慢转换的周期变化，对应与固定叶片（20）在泵内旋转一周经过2次压缩和2次膨胀过程，固定叶片（20）旋转一周完成四冲程发动机的4个过程，本实施例作为四冲程内燃机时可无需气门结构也可作为常规泵类应用。

实施例8 

请参见图10，图11。图10为转子的多种结构形式，一种是完整环形转子和弧形转子的复合结构，另一种是弧形转子固定在弧形转子与活动叶片（21）的连接轴（33）端面上。图14中设置有4个弧形滑块转子（34）作为第二转子（4）的水泵示意图。弧形滑块转子（34）内外弧面和设置在缸体（1）上的滑道内滑动。本实施例中缸体（1）上的流体通道（5）根据相邻活动叶片（21）也缸体之间的空间压缩的具体位置设定，本实施例中通道（5）与法兰连接部分缸壁贯通而与之相连的其它流体通道只是在缸体（1）的内壁面镂空。在本实施例中设置在第二转子（4）上的转子轴孔（44）用连接轴（33）取代作用，即采用轴代替轴孔设计同样在本发明的保护范畴内。

请参见图12，图12为第二转子（4）的多种形式，其中一种为第二转子（4）固定设置在与活动叶片（21）的连接轴（33）的端部的部分平面上，多个第二转子（4）依次径向同心设置在连接轴（33）的其他部分平面上。这种方式可获得较低成本且具有较好密封效果。一种为第二转子（4）群部上设置的轴孔（44）与活动叶片（21）轴接，群部的内壁面（31）与活动叶片（21）高度相同且与第二转子（4）外壁面重合，这种转子群部结构可获得更高的转子与活动叶片连接强度及密封效果。同时图15也同样揭示了设置在转子上的轴孔变更为轴时同样适用于发明保护范围，同时未就转子和活动叶片之间的连接有多种形状逐一说明。 

请参见图13，图13为几种第一转子（2）带有圆周平均分布的4个群部及4个转子轴孔（24）的结构图，其中一种为带有点火坑道（25）的立体结构示意图。根据需要本发明中活动叶片（21）及与之对应连接的转子轴孔（24）或转子轴（33）的数量可以是1个，2个及更多数量。 

在缸体（1）上流体通道（5)处轴向分布多个隔开的单向阀们，可增加本发明偏心活动叶片泵的工作压力使用范围。 

多个偏心活动叶片泵设置于同一主轴上工作时，在第一转子（2）与缸体（1）同轴心情况下使每个偏心活动叶片泵的固定偏心轴（14）以主轴（11）轴心呈圆周平均分布，而在第一转子（2）与缸体（1）偏心设置情况下使每个偏心活动叶片泵的缸体（1）以主轴（11）轴心呈圆周平均分布。当其中一部分偏心活动叶片泵用于压气作用而气体偏心活动叶片泵用于膨胀机作用时可用于涡轮机。 

Claims (8)

1.一种偏心活动叶片泵，包括缸体（1），第一转子（2），第二转子（4）和活动叶片（21），其特征在于，所述的缸体（1）为环形缸体与第二转子（4）同轴心设置，第一转子（2）与第二转子（4）偏心设置，且在所述第一转子（2）上圆周分布有转子轴孔（24），转子轴孔（24）与活动叶片（21）内端部（22）轴接，活动叶片（21）外端部（23）上设有推杆（26）在所述的第二转子（4）上设置的滑道（45）内滑动；在缸体（1）上对应于相邻的活动叶片（21）与缸体（1）之间空间的膨胀区域及压缩区域分别设置有流体通道（5）。

2.一种偏心活动叶片泵，包括缸体（1），第一转子（2），第二转子（4）和活动叶片（21），其特征在于，第一转子（2）与第二转子（4）偏心设置且其中一种转子和缸体（1）同轴心设置，在所述的第一转子（2）上圆周平均分布有转子轴孔（24），转子轴孔（24）与活动叶片（21）内端部（22）轴接，所述第二转子（4）的数量与所述的活动叶片（21）相同；所述的活动叶片（21）的外端部（23）分别与设置在第二转子（4）上的转子轴孔（44）轴接；第一转子（2）固定设置在主轴上；在缸体（1）上对应于相邻的活动叶片（21）与缸体（1）之间空间的膨胀区域及压缩区域设置有流体通道（5）。

3.根据权利要求2所述的偏心活动叶片泵，其特征在于，当活动叶片（21）数量大于1时，在第二转子（4）上还分别设置有固定叶片（20），相邻的固定叶片（20）之间的空间体积发生周期性压缩和膨胀变化，从而固定叶片（20）和缸体等部件构成容积泵。

4.根据权利要求3所述的偏心活动叶片泵，其特征在于，每一个固定叶片（20）与其对应连接的第二转子（4）通过定传动比机构连接，如齿轮机构，这样所述的固定叶片（20）由旋转一周其旋转速度发生一次快慢转换的变化变为固定叶片（20）旋转一周其旋转速度发生多次快慢转换的周期变化，从而固定叶片（20）在缸体内旋转一周发生多次压缩和膨胀过程，由此固定叶片（20）旋转一周完成气体四冲程做功过程。

5.根据权利要求2或3所述的偏心活动叶片泵，其特征在于，相邻活动叶片（21）或固定叶片（20）与缸体（1）之间的空间在旋转工作过程中，在该空间接近最大体积及由最大体积逐渐变小的过程中，在工作旋转方向上靠前的活动叶片（21）或固定叶片（20）对应的缸体（1）上设置有气体通道（53），该气体通道（53）既是排气通道同时又是进气通道，可作为具有很高的压缩比及膨胀比二冲程发动机。

6.根据权利要求2或3所述的偏心活动叶片泵，其特征在于，相邻活动叶片（21）的空间在旋转过程中，该空间体积膨胀区域及体积压缩区域对应的缸体（1）上设置有气门机构（55），该气门机构在该空间内气体处于压缩和膨胀时关闭而该空间处于进气和排气时打开，从而可用于四冲程发动机。

7.根据权利要求2所述的偏心活动叶片泵，其特征在于，所述的活动叶片（21）的两侧面为曲面，其中一个侧面与第一转子（2）壁面重合，另一个侧面与第二转子（4）壁面重合。

8.根据权利要求1或2所述的偏心活动叶片泵，其特征在于，所述的活动叶片（21）与第一转子（2）、第二转子（4）或缸体（1）之间的密封采用Y形弹性密封。