机械驱动活塞作用于流体的对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机
技术领域
本发明涉及压送流体的机械驱动活塞作用于流体负载的对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机,其摇摆活塞片角行程摇摆的范围为0~330°左右,适用于驱动活塞压送流体进行泵送工作;本驱动机的机械驱动活塞压送的流体是气体或液体。
背景技术
在现有公开的压送流体机械有离心泵、柱塞泵和活塞压缩机等,离心泵泵送流体的压力在较小流量时难以满足较高压力的要求;柱塞泵和活塞压缩机输出动力过程中发生的应力强度呈现从小到大的较高倍级的传递,作为最高应力承载零件的曲柄、连杆和销轴等成为影响寿命的薄弱环节,由于需要满足较大的峰值应力的强度要求,许多零件基本采用金属材料,而金属材料的防腐性能明显低于有机复合材料;这些机械的零件种类较多,结构复杂、成本较高,且机械工作效率较低。在现有公开的信息中我们还没有发现有类似的机械驱动活塞作用于流体负载的对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的讯息。
发明内容
针对以上种种缺陷,本发明提出了解决存在问题的技术方案:
一种机械驱动活塞作用于流体的对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机,包括对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置、流体进排通道系统、冷却系统和驱动力发生系统;流体进排通道系统包括流体通道、管口和阀,流体通道与工作腔室连通;冷却系统是对驱动机的元件进行强制冷却和/或自然散热的机构;驱动力发生系统为机械驱动活塞作用于流体负载的系统;对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置包括数个托盘、活塞片、连接机构、动力进出键合结构、润滑系统和密封结构;数个托盘包括两个固定托盘和中间托盘,中间托盘夹在上、下两个固定托盘中间;在每一个固定托盘上围绕回转中心轴线360°,以回转中心圆的直径Φ1,按照铅锤法面活塞片啮合轮廓线形成环状的凹槽;摇摆托盘基于赤道平面D-D对称设有两层与固定托盘相同方式的围绕回转中心轴线形成环状的上、下凹槽,上层的上固定托盘和摇摆托盘上凹槽构成上固摇托盘组,下层的下固定托盘和摇摆托盘下凹槽构成下固摇托盘组;将数个活塞片的半截部分设定在上述的凹槽中形成圆周布置的数个敞开的独立的腔室;所有托盘的回转中心轴线重合,且当回转中心轴线处于铅锤方向时,上、下固定托盘和中间托盘的凹槽的环状水平中心线平行;在托盘上与沿铅锤的回转中心轴线的切线方向相垂直的平面为铅锤法面Q-Q,活塞片是在铅锤法面相交的特定轮廓线以回转中心圆的直径Φ1对称铅锤法面前后旋转一定角度而成的实体,从水平法面看活塞片的截面是以回转中心圆的直径Φ1,夹角为α的扇形;活塞片包括静止活塞片和摇摆活塞片;特定轮廓线由啮合轮廓线和静止轮廓线构成,在铅锤法面上,活塞片伸出凹槽水平法面部分以外并与相邻托盘凹槽滑动啮合的部分特定轮廓线为铅锤法面啮合轮廓线;在铅锤法面上,活塞片和托盘凹槽相交并固定的部分特定轮廓线为铅锤法面静止轮廓线;活塞片和托盘凹槽的铅锤法面啮合轮廓线与铅锤法面静止轮廓线对称于水平法面;每个固摇托盘组中两个相邻托盘敞开的腔室对扣合成一个封闭的腔室时接触的轴向端面为水平法面S-S,赤道平面D-D与水平法面S-S相互平行;每个固摇托盘组中两个相邻托盘的凹槽的内圆盘口和外圆盘口在水平法面上分别对应啮合并形成动密封结构;上、下固定托盘与所设定其上的活塞片都相对地球固定不动,在每个固定托盘上设定的活塞片称之为静止活塞片;中间托盘因与所设定其上的活塞片都可以相对固定托盘转动而被定义摇摆托盘,在摇摆托盘上设定的活塞片称之为摇摆活塞片,在每个固摇托盘组的凹槽中围绕回转中心轴设有圆周布置或均布数个摇摆活塞片,每个固摇托盘组中的摇摆活塞片在其中的固定托盘的凹槽中相邻的静止活塞片之间摇摆;所有活塞片冒出敞开的腔室的法面啮合轮廓线的半截部分分别插入相邻的托盘敞开的腔室中,该半截部分可以在相邻的托盘敞开的腔室的凹槽中相对滑动,且滑动面设有动密封结构;在固定托盘的凹槽和活塞片和摇摆托盘上的上、下凹槽和活塞片特定外轮廓线都相同;在每个固摇托盘组中固定托盘和数个静止活塞片与摇摆托盘结合构成数个作为工作腔室的缸体,在每个固摇托盘组中摇摆托盘和数个的摇摆活塞片与固定托盘结合构成数个活塞;该个摇摆活塞片、相邻的静止活塞片、摇摆托盘和固定托盘构成每个固摇托盘组中一个活塞缸体活塞组;在每个固摇托盘组的凹槽中设有m≥2个活塞缸体活塞组时,其中的摇摆活塞片在上、下固摇托盘组的每个工作腔室中围绕回转中心轴线的左转向角行程角度或右转向角行程角度相等;摇摆托盘设有动力进出键合结构,动力进出键合结构包括在摇摆托盘中心设定驱动轴,驱动轴和摇摆托盘的回转中心线重合,驱动轴与配套的驱动机械连接;上、下固定托盘和摇摆托盘利用连接机构连接,连接机构包括法兰盘和紧固件,在上、下两个固定托盘的外圆周的端面,沿旋转轴向均设有法兰盘,两个法兰盘的连接的端面与托盘的旋转轴线的垂直平面平行,上、下两个固定托盘的法兰盘的端面相互连接一体后用可拆卸的紧固件连接固定;润滑系统包括对动密封元件和/或轴承采用自润滑材料和/或润滑剂润滑系统和/或强制润滑系统,其特征是,进排通道系统是在每个固摇托盘组中的每个独立工作腔室设有并连通至少一组进排压送流体通道,每组进排压送流体通道包括一路进流体通道和一路排流体通道,在该路进流体通道中设有并且连通仅能够进流体的单向阀,在每路排流体通道中设有并且连通仅能够排流体的单向阀。
在本文的描述中铅锤线、水平线、铅锤法面、水平法面、上和下、左旋向、右旋向、前和后等方位术语都是指在一个相对系统的概念,在我们描述中该摇摆执行装置的旋转中心线暂时处于铅锤状态;如果将摇摆执行装置的旋转中心线改为水平状态,则所述的铅锤线、水平线、铅锤法面、水平法面、前和后的相对地球方位的含义也要变化,但是在每个系统中,各个零部件的相互关系不变,对于所述的技术特征描述的专一性没有影响。如此,本摇摆执行装置不仅可以使其托盘的旋转中心线在空间处于铅锤状态使用,也可以在其旋转中心线处于水平状态下使用或其旋转中心线在空间处于任意角度的状态下使用。
显然“固定托盘”和“摇摆托盘”的固定和摇摆是相对的概念,将其中一个托盘固定另一个就可以摇摆,但是一般推荐将进排流体的排流体通道设在固定托盘上,进排流体的进流体通道和排流体通道的外接管的接口可以设置在托盘外轮廓的轴向端面上,也可以设置在托盘外轮廓的径向圆周面上,如果将所谓的“摇摆托盘”固定,“固定托盘”上设定的进流体通道和排流体通道会随着摆动,对于管路的稳定性有影响,且压缩空气或压力液体管路容易破损和泄露。内轴向连接机构的轴孔和轴杆可以在固定托盘和摇摆托盘上互换位置,内轴向连接机构的轴杆设在摇摆托盘结构略微简单,但是这需要根据本发明的用途确定。推荐将每个工作腔室的排流体通道的入口设在摇摆活塞片的左旋侧端面的相邻的静止活塞片上或右旋侧端面的相邻的静止活塞片上,还可以将每个工作腔室排流体通道入口设在摇摆活塞片的左旋侧端面的靠近相邻的静止活塞片的腔室壁上或右旋侧端面的靠近相邻的静止活塞片的腔室壁上。由于摇摆托盘上的工作腔室在摇摆中处于变化状态不易直接观察,需通过计算的数值经测量才能看到,所以在本文中的工作腔室是指固定托盘上的工作腔室。
从原理上说,托盘上设定的活塞片数量没有限制,托盘的直径大就可以设置多一些,但是静止活塞片应与摇摆活塞片相配套,而在活塞片压送流体的系统中每个摇摆活塞片至少需要配套一个静止活塞片;如果在执行装置中构成3个活塞缸体活塞组,摇摆托盘输出的扭矩为一个摇摆活塞片输出扭矩的三倍。摇摆活塞片在固定托盘、摇摆托盘和静止活塞片构成的活塞缸中左和右两旋向之间摇摆。对于仅设有一个活塞缸体活塞组的本执行装置,摇摆活塞片围绕托盘中心旋转的最大角行程在360°减去静止和摇摆活塞片占据的角度。可以作为配套的驱动机械主要是指曲柄摇杆式驱动机械,例如电动机通过曲柄摇杆机构组成的驱动机械,这是机械是一种公开的的技术。本文所述的进排流体通道是指在不同的时间内既可以作为进流体通道,又可以作为排流体通道的综合流体通道。
关于对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置中涉及的托盘、活塞片、连接机构、动力进出键合结构和润滑系统等技术情况请参考《对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机》专利申请。本发明的目的是阐述利用对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置进行压送流体的相关系统及元件,为了使人能尽快的了解本发明,在本文中仅对对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置的基本特征进行必要的介绍。
作为本对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置的一种活塞片的布置方案,对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置在每个固摇托盘组围绕回转中心轴设有凹槽中圆周布置的合计≥2个活塞缸体活塞组中,删除每个固摇托盘组中同一个位置的至少一活塞缸体活塞组中的摇摆活塞片和/或进排气通道和/或静止活塞片构成简的对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置。由于取消了其中一部分活塞缸体活塞组,本方案可以减少成本,但承载功率降低。
作为本对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置的进一步方案,对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置为对夹分体摇摆托盘活塞摇摆执行装置,该执行装置的摇摆托盘采用分体结构,沿分型基准面D-D对称分割摇摆托盘,分割摇摆托盘后的上部实体为上固摇托盘组中上摇摆托盘,下部实体为下固摇托盘组中下摇摆托盘;连接机构采用外轴连接机构,在上、下摇摆托盘中心分别设定作为动力进出键合结构的驱动孔,外轴杆固定在驱动孔中;驱动孔、外轴杆和上、下摇摆托盘的回转中心轴线的重合,上和下摇摆托盘相邻一侧的轴向端面接触,在上、下固定托盘环状的凹槽的内侧设有轴孔,外轴杆两端部和轴孔之间设有轴承,外轴杆的上下两个轴肩被上下两个轴承的轴向内端面约束,轴承用轴用紧固件设定在固定托盘上的轴孔中,外轴杆的下部和/或上部穿过轴用紧固件的通孔与配套机械连接。由于将摇摆托盘一分为二,将双凹槽的摇摆托盘分割成单凹槽的上、下摇摆托盘,摇摆执行装置由3个托盘变成了4个托盘。由于固定托盘和摇摆托盘上分别设定的静止活塞片和摇摆活塞片彼此插入相邻托盘的凹槽中,在固定托盘与摇摆托盘之间可以不需要径向轴承,利用静止活塞片和摇摆活塞片的结构形状就可以使二者产生了很好的自对中性。但是如果在固定托盘与摇摆托盘之间除了设置止推轴承外还采用径向轴承组成径向推力组合轴承或角接触轴承,还有利于减轻活塞片密封结构的径向负荷,提高密封元件的寿命。将摇摆托盘分成两个上、下摇摆托盘,在轴向,上、下摇摆托盘利用轴孔键槽连接,上、下摇摆托盘的轴向端面接触间隙可置入弹性材料调整垫,利用调整垫能够较好的补偿加工精度误差,降低了安装费用,提高了使用寿命。
作为本对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置的更进一步方案,连接机构是还在上和下摇摆托盘相互接触的轴向端面之间增加调整垫;和/或在上和下固定托盘的法兰盘相互接触端面之间设有弹性的调整垫,调整垫采用刚性材料或弹性材料或者金属弹簧垫。为了保证固定托盘和摇摆托盘之间的密封性,补偿加工精度的加工误差,将在上、下摇摆托盘相互接触的轴端面之间的调整垫变厚和在上或下固定托盘之间的调整垫减薄达到增加密封力的效果相同,但是为了减少安装和维护的成本,提高使用寿命,推荐在上、下摇摆托盘相互接触的轴端面之间和上和下固定托盘之间同时设有弹性的调整垫以可自行调整;特别是上、下摇摆托盘相互接触的轴端面之间采用弹性材料的调整垫,安装后弹性的调整垫始终保持一定的膨胀力,该膨胀力使上、下摇摆托盘和固定托盘的活塞片上的密封圈保持弹性的压紧,这不仅可以调整轴向间隙,还可以调整角度方向的误差;在凹槽或活塞片及密封结构严重磨损后可以通过减少调整垫的厚度而继续使用。
作为本对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置的更进一步方案,每个固摇托盘组中两个托盘凹槽的内圆盘口和外圆盘口的动密封结构是在两个盘口啮合的滑动面分别设有平面接触密封面结构,平面接触密封面设在托盘的内圆盘口和外圆盘口的工作腔室中的静止活塞片的水平法面夹角为α之间;和/或是在两个盘口啮合的滑动面分别设有一个平面半环迷宫槽密封结构,平面半环迷宫槽设在托盘的内圆盘口和外圆盘口的静止活塞片的夹角α以外的工作腔室的夹角范围内的扇形环面上;和/或是在两个盘口啮合的滑动面分别设有内圆盘口密封圈和外圆盘口密封圈的动密封结构,该的动密封结构的内圆盘口密封圈和外圆盘口密封圈的上下端面分别与两个托盘的盘口端面啮合,内圆盘口密封圈和外圆盘口密封圈分别固设在任取一个托盘的盘口上的内圆盘口密封槽中和外圆盘口密封槽中;内圆盘口密封圈和外圆盘口密封圈的截面分别与内圆盘口密封槽截面和外圆盘口密封槽截面相匹配;内圆盘口密封圈和外圆盘口密封圈在径向朝托盘凹槽的环状中心线一侧分别设有内圆盘口密封圈唇边和外圆盘口密封圈唇边,内圆盘口密封圈唇边的外圆轮廓线和外圆盘口密封圈唇边的内圆轮廓线分别与托盘凹槽的啮合轮廓线重合。平面接触密封结构就是在两个托盘凹槽的内圆盘口和外圆盘口啮合的滑动面仅依靠接触面密封,平面半环迷宫槽密封结构就是在其中一个托盘的内圆盘口和外圆盘口仅设有平面半环迷宫槽,利用迷宫气阻原理密封。一般推荐内圆盘口的密封槽和外圆盘口密封槽设置在下部的托盘上。
作为本对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置的进一步方案,每个固摇托盘组中两个托盘上的活塞片与相邻的托盘的凹槽之间的动密封结构是在啮合的活动表面设有弧面接触密封结构,和/或是在啮合的活动表面设有至少一个环绕半环迷宫槽密封结构,和/或是在啮合的活动表面设有至少一个半环密封圈的密封结构。半环密封圈的密封结构的半环密封圈固设在活塞片上截面相匹配的凸槽中;半环密封圈的两个半环端部在穿过水平法面延伸了长度为h1的截面相同的柱脚,柱脚深入在活塞片和托盘上设有的避让孔中;半环密封圈是根据与匹配的活塞片啮合轮廓线的切线方向相垂直的截面形状特征划分为圆形截面半环密封圈或矩形截面半环密封圈或燕尾形截面半环密封圈或H形截面半环密封圈或C形截面半环密封圈中的一种。唇边可以防止两个托盘或活塞片之间的泄漏。弧面接触密封结构就是在托盘凹槽与活塞片啮合的滑动面仅依靠接触面密封,环绕半环迷宫槽密封结构就是在活塞片的啮合面仅设有半环密封槽,利用迷宫气阻原理密封。还有一种是在韧性材料半环密封圈和活塞的凸槽之间衬有半环膨胀圈的密封结构。
上述所有动密封结构的密封圈材料采用弹性材料或韧性材料,例如丁晴橡胶、硅胶和金属环等,弹性或韧性材料具有较好的耐磨损的补偿性能。
每个固摇托盘组中固定托盘与静止活塞片、摇摆托盘与摇摆活塞片可以作为整体结构,也可以做成可拆卸的分体结构,作为对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置的另一种方案,每个固摇托盘组中活塞片与托盘采用分体组合结构,活塞片的一部分插入托盘凹槽中并固定成可拆卸的组合结构,在托盘凹槽插入可拆卸活塞片的结合部位利用孔用紧固件固定;可拆卸活塞片与托盘凹槽的结合面之间设有静密封结构,静密封结构包括静密封件和静密封半环槽,置入静密封件的静密封半环槽设置在活塞片上,静密封结构和/或采用密封剂。对于小批量定制的驱动机,如果超大直径规格的活塞片可考虑采用可拆卸的组合结构,能减少工件的加工量。静密封半环槽设置在活塞片上,也可植入托盘上。
作为本对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置的更进一步方案,每个固摇托盘组中托盘与活塞片采用分体组合结构,活塞片的一部分插入托盘凹槽中并固定成可拆卸的组合结构,在托盘凹槽插入可拆卸活塞片的结合部位设有凹陷的键槽,可拆卸活塞片在与键槽的结合部位设有大于托盘凹槽截面轮廓的凸环;可拆卸活塞片与键槽结合面之间设有静密封结构,静密封结构包括静密封件和静密封半环槽,置入静密封件的静密封半环槽设置在活塞片上,静密封结构和/或采用密封剂。本方案比较在托盘凹槽利用孔用紧固件紧固活塞片的方案复杂,但是在托盘凹槽设有凹陷的键槽插入活塞片的方案的基础上,再利用紧固件把活塞片和托盘固定紧密,进一步加强活塞片和托盘的连接强度。
润滑剂润滑系统包括润滑剂的注入口和润滑剂的注入孔道,在固定托盘轴向的一端部设有密封的密封端盖,在密封端盖设有注油口,注油口与连接机构的邻近轴承轴向端面的腔室连通,和/或注油口还与摇摆托盘中心设有的注入孔道连通,注入孔道设置在内圆连接机构和外圆连接机构的邻近轴承轴向端面的腔室之间并且连通。
作为机械驱动活塞作用于流体负载的系统的第一个方案为机械驱动单作用活塞作用于流体负载单向压送流体的系统,该对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置和流体进排通道系统是在上、下固摇托盘组中每个独立工作腔室设有并连通一组进排压送流体通道,在工作腔室的左右旋向两个端部分别设有与外界连通的一路进排流体通道,其中一端的该路进排流体通道有一段设置在固定托盘上或/和静止活塞片上,在该段流体通道接口设有并且连通的单向阀,另一端该路进排流体通道设置在固定托盘或摇摆托盘上并且连通大气或外界;在摇摆活塞片上也设有一段贯通摇摆活塞片左右旋向工作腔室的进排流体通道,在该段进排流体通道接口设有单向阀,工作腔室的左右旋向两个端部的两路进排流体通道、摇摆活塞片上的进排流体通道和两个单向阀为一组串联的进排压送流体通道,并且允许同一方向的流体通过。
作为机械驱动活塞作用于流体负载的系统的第二个方案为机械驱动单作用活塞作用于流体负载双向压送流体的系统,该对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置和流体进排通道系统是在上、下固摇托盘组中每个固定托盘的凹槽中设有n对的双静止活塞片和双摇摆活塞片的组合体,每对组合体中均有两个静止活塞片和两个摇摆活塞片;在固定托盘上的两个静止活塞片铅锤法面的外夹角γ之间设有一个独立工作腔室;在独立工作腔室设有并连通n组进排压送流体通道,在两个静止活塞片铅锤法面的内夹角为β的范围中的固定托盘的壁上设有外接排流体通道,在每个静止活塞片上设有一段排流体通道,在该段排流体通道接口设置单向阀;在摇摆托盘的凹槽中的两个摇摆活塞片铅锤法面的内夹角为θ,在每个摇摆活塞片上设有一段进流体通道,在该段进流体通道接口设置单向阀;固定托盘的凹槽中左旋向和右旋向的静止活塞片及所设单向阀、摇摆活塞片及所设单向阀分别属于n组独立串联的进排压送流体通道,每个组中摇摆活塞片和静止活塞片上的单向阀的流向相同,两组独立的进排压送流体通道共用同一个外接排流体通道和外接进流体通道;在内夹角为θ的范围中的摇摆托盘的壁上设有外接进流体通道,该进流体通道接口连通大气或外界,摇摆活塞片和摇摆托盘一起在静止活塞片外夹角γ的范围内摇摆。
作为机械驱动活塞作用于流体负载的系统的第三个方案为机械驱动单作用活塞作用于流体负载双向压送流体的系统,该对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置和流体进排通道系统是在上、下固摇托盘组中每个固定托盘的凹槽中设有n对的双静止活塞片和双摇摆活塞片的组合体,每对组合体中均有两个静止活塞片和两个摇摆活塞片;在固定托盘上的两个静止活塞片铅锤法面的外夹角γ之间设有一个独立工作腔室;在独立工作腔室设有并连通n组进排压送流体通道,在两个静止活塞片铅锤法面的内夹角为β的范围中的固定托盘的壁上设有外接排流体通道,在每个静止活塞片上设有一段排流体通道,在该段排流体通道接口设置单向阀;在摇摆托盘的凹槽中的两个摇摆活塞片铅锤法面的内夹角为θ,在每个摇摆活塞片上设有一段进流体通道,在该段进流体通道接口设置单向阀;固定托盘的凹槽中左旋向和右旋向的静止活塞片及所设单向阀、摇摆活塞片及所设单向阀分别属于n组独立串联的进排压送流体通道,每个组中摇摆活塞片和静止活塞片上的单向阀的流向相同,两组独立的进排压送流体通道共用同一个外接排流体通道和外接进流体通道;在固定托盘的壁上以回转中心线为原点,外夹角γ的二分之一处设置进流体通道,该进流体通道接口连通大气或外界,外夹角γ大于内夹角θ,且γ>θ>γ1/2,此时摇摆活塞片和摇摆托盘一起在静止活塞片外夹角γ范围内摇摆。
作为机械驱动活塞作用于流体负载的系统的第四个方案为机械驱动单作用活塞作用于流体负载单向压送流体的系统,该对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置和流体进排通道系统是在上、下固摇托盘组中每个固定托盘上每个独立工作腔室设有并连通一组进排压送流体通道,在每个工作腔室的一个端部设有一组连通用于进排流体的一路进流体通道和一路排流体通道,在独立工作腔室的另一个端部设有进排流体通道;在进流体通道中设有并且连通仅能够进流体的单向阀,在排流体通道中设有并且连通仅能够排流体的单向阀;进排流体通道连通大气或外界。
作为机械驱动活塞作用于流体负载的系统的第五个方案为机械驱动双作用活塞作用于流体负载单向压送流体的系统,该对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置和流体进排通道系统是在上、下固摇托盘组中每个工作腔室的两个端部各设有一组进排压送流体通道,每组进排压送流体通道包括一路进流体通道和一路排流体通道,在每路的进流体通道中设有并且连通仅能够进流体的单向阀,在每路的排流体通道中设有并且连通仅能够排流体的单向阀。
作为本驱动机的进一步方案,所述的单向阀为进流体单向阀,该阀包括进流体阀板、孔用紧固件和进流体阀片,利用静止活塞片作为进流体阀板,在进流体阀板上设有进流体通道孔,在进流体阀板的进流体通道孔的出口周围设有环状凸唇,进流体阀片为舌状的弹性膜片,该弹性膜片的一端通孔利用孔用紧固件固定在进流体阀板面向压送流体腔室一侧的端面上,进流体阀片的悬臂端面作为密封面盖在凸唇的端面上并且密封,进流体通道孔与进流体通道连通。
作为本驱动机的进一步方案,所述的单向阀为排流体单向阀,该阀包括排流体阀板、限动板、导向销、弹性密封板、压簧、阀盖板和排流体阀片,在固定托盘邻近静止活塞片处的轴向外端凸面作为排流体阀板,阀盖板用紧固件固定在排流体阀板上,在阀盖板与排流体阀板之间设有排流体阀片的起跳腔室,在起跳腔室中的排流体阀板上设有排流体通道孔,排流体通道孔与工作腔体连通,在排流体阀板的排流体通道孔周围设有环状凸唇,排流体阀片为舌状或双耳状的弹性膜片,该弹性膜片的端部通孔利用导向销固定在排流体阀板上,导向销插在导向销孔中,弹性膜片的一个端面盖在凸唇的端面上,弹性膜片的另一个端面的通孔处与压簧的一个端面接触,压簧的另一个端面与阀盖板突缘台的端面接触,压簧穿在导向销的轴径上,在排流体阀板和阀盖板之间的排流体通道孔周围设有弹性密封板,弹性密封板的一个端面与排流体阀板端面接触并且密封,弹性密封板的另一个端面与阀盖板接触并且密封,在阀盖板与排流体阀板之间的起跳腔室处设有限动板,限动板端面与排流体阀板端面之间留有排流体阀片起跳间隙,限动板的一个端面朝向弹性膜片端面的邻近处,限动板的另一个端面靠近阀盖板,起跳腔室与阀盖板上的排流体通道连通。
作为本驱动机的进一步方案,所述的单向阀为进排流体单向阀,该阀包括进排流体阀板、阀杆、弹簧和进排流体阀片,利用活塞片作为进排流体阀板,在进排流体阀板上设有圆周分布的数个进排流体通道圆孔,在进排流体阀板上数个进排流体通道孔中间的板壁上设有阀杆通孔,在进排流体阀板的进流体通道孔的出口周围的板壁上设有环状凸唇,进排流体阀片为盘状的阀片,该进排流体阀片的中部设有阀杆,阀杆穿过阀杆通孔和弹簧中心孔后与进排流体阀片固定,阀杆可相对进排流体阀板在阀杆通孔中滑动;在进排流体阀板与阀杆肩台之间设有弹簧,弹簧的一个轴向端面与进排流体阀板接触,弹簧的另一个轴向端面与阀杆肩台接触;进排流体阀片与进排流体阀板面向压送流体腔室一侧凸唇的端面接触并且设有密封结构,密封结构为平面接触密封结构或阀片密封垫密封结构。
泵与压缩机的单向阀种类很多,也可以选用外接的管路上的单向阀,各种单向阀的技术很成熟,可以从有关设计手册可以找到。本文中推荐的进流体两种单向阀可以互换使用。
本对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机为机械驱动单作用活塞压送流体负载进行泵送工作的一种操作步骤是:电动机通过曲柄摇杆机构带动驱动轴摇摆,驱动轴通过进出键合结构带动上、下固摇托盘组中摇摆托盘左旋转角γ2进行负载的吸程,此时流体从进流体通道的单向阀进入摇摆活塞片左旋端面侧的工作腔室空间,摇摆活塞片的背压侧工作腔室的流体从进排流体通道排至大气,摇摆活塞片到极限位置后换向;上、下固摇托盘组中摇摆托盘左旋转角γ1进行负载的压程时,将刚才吸入的流体从排流体通道的单向阀排出工作腔室,大气中的流体从进排流体通道进入摇摆活塞片的背压侧工作腔室中。流体进排通道系统中的单向阀可以是分别设在静止和摇摆活塞片上的单向阀组合,或设在摇摆活塞片上的单向阀和设在固定托盘上的单向阀组合。
本驱动机为机械驱动双作用活塞压送流体负载进行泵送工作的操作步骤是:双作用压送与单作用压送的操作步骤基本相同,区别是上、下固摇托盘组中每个独立工作腔室的两个端部各设有一组用于进排压送流体的进流体通道和排流体通道,每路的进流体通道连通仅能够进流体的单向阀,每路的排流体通道连通仅能够排流体的单向阀。执行装置中的摇摆活塞片在左右旋向都从工作腔室端部的两个的单向阀吸进流体或压出流体,每个摇摆活塞片压送的流体从相邻的左转向或右转向的静止活塞片的单向阀压出,驱动轴通过动力进出键合结构带动摇摆托盘左和右旋转都进行负载的吸程和压程,摇摆活塞片在左右摇摆中都做功。
本驱动机为机械驱动单作用活塞双向压送流体负载进行泵送工作的操作步骤是:双向压送与双作用压送的操作步骤的区别在于,在上、下固摇托盘组中每个工作腔室的设有两组进排压送流体通道,在每组进排压送流体通道的执行装置中的静止活塞片和摇摆活塞片本身分别设置单向阀,摇摆托盘在左右旋向时,每组执行装置中的的摇摆活塞片都从本身设有的单向阀吸进流体或压出流体,利用工作腔室两端静止活塞片上分别设有的单向阀压出流体或吸进流体,摇摆托盘在左右摇摆中都做功,双向压送的机构更紧凑,因为流体通过单向阀的口径较大,阻力较小,压送效率较高,对于缸体的容积利用率更高。
本发明的对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机与现有涡轮泵、叶片泵、隔膜泵、活塞泵和压缩机产品技术相比的有益效果是:1、本对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的作为压送流体的技术方案使输出动力过程中发生的应力没有过大峰值趋于平均,零部件的寿命提高了,可以制作超大规格的压送流体机;2、由于零部件利用巧妙的结构和材料,获得足够的补偿幅度,降低了零件加工精度,因此许多零件可以采用塑料直接注射或3D打印成形,材料成本、体积和重量大大减少,如果采用塑料材料重量可进一步减轻重量,降低了成本;对于高强度的或高温的要求可以采用高压铸铝材料;3、用本驱动机的基本技术特征组成的机械驱动活塞作用于流体负载系统有很多变形的技术方案,结构十分紧凑,工作缸体的空间利用率是现有的活塞压缩机的数倍。
附图说明
图1是本发明的一种对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的总体实施例1的轴侧图;
图2是图1对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的爆炸轴测图;图3是图1对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的正视图;图4是图3的A-A剖面图;图5是图4的C-C剖面图;图6是图3的B-B轴向剖面图;图7是图8显示的摇摆托盘4、半环密封圈8和进排流体单向阀组合部件的爆炸轴测图;图8是显示了图1对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的固定托盘1、静止活塞片7、半环密封圈8和外圆盘口12a组装结构示意图;图9是显示了一种活塞片与凹槽之间的密封结构的实施例;图10是内圆盘口密封圈的剖视图;图11是图10局部放大剖面图K;图12是图13局部放大剖面图L;图13是外圆盘口密封圈的剖视图;图14显示了半环密封圈8的正视图;图15显示图15的D-D放大剖面图;
图16显示了半环密封圈8c的正视图;图17显示图16的E-E放大剖面图;
图18是本发明的一种对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的总体实施例2的轴侧图;图19是图18的对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的爆炸轴测图;图20是图18对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的固定托盘沿水平法面平行横切进流体通道的仰视剖面图,在本图中将摇摆活塞片的位置用双点画线示意;图21是图18本摇摆驱动机的双联排流体单向阀的阀盖板26的轴测图;图22是图20对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的G-G方位的剖面图;图23是图22的F-F轴测剖面图;图24是图25的中显示增加孔用紧固件3固定的圆形轮廓线的可拆卸活塞片36的L-L剖面图,S-S为活塞片的水平法面;图25是图24可拆卸活塞片36的右视图;图26是图24的俯视图,图中Q-Q为活塞片的铅锤法面;
图27是显示了带圆角的矩形轮廓线36c的可拆卸活塞片的正视图;图28是长圆形轮廓线36a的活塞片的正视图,该活塞片也是可拆卸的;
图29是图28活塞片的右视图;图30是圆形轮廓线36b的活塞片的正视图,是一种无凸边的可拆卸的活塞片;图31是图30活塞片的右视图;
图32是本发明的一种对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的总体实施例3的轴侧图;图33是图32对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的爆炸轴测图;图34是图32对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的铅锤法面的轴侧剖面图,也是图35的J-J剖面图;图35是图32的驱动机在与水平法面平行横切进流体通道的俯视剖面图;图36是用图35的N-N剖面轴侧示意图;
图37是采用图36中上或下固定托盘的驱动机后,在与水平法面平行横切进流体通道的下固定托盘的仰视剖面图,比较总体实施例3从3个活塞缸体活塞组中,在上、下固摇托盘组中各删除其中一个活塞缸体活塞组中的摇摆活塞片和进排流体通道构成简化驱动机;图38是图37所示的单作用活塞压流体的驱动机总体实施例4的上固定托盘、排流体单向阀和半环密封圈8的的部件轴侧剖面图,显示了进、排流体单向阀的位置与结构;
图39是一种单作用活塞双向压流体的驱动机的总体实施例5在水平法面横切进流体通道的仰视剖面图,在该图中显示了在固定托盘中设置了2个静止活塞片7,在摇摆托盘圆周布置了两个摇摆活塞片9,以及四个进排流体单向阀;
图40是实施例5上的进排流体单向阀的剖面轴测图;图41是实施例5的驱动机在水平法面横切进流体通道的俯视剖面轴测图,显示了在两个摇摆活塞片和两个静止活塞片上分别设置的进排流体单向阀;图42是一种单作用活塞双向压流体的驱动机总体实施例5的轴测图;图43是驱动机实施例5的轴测爆炸图,邻近摇摆托盘的进流体通道6b处的上或下固定托盘上设有圆周分布的进流体孔41;图44是对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机总体实施例6的铅锤法面的剖面图;图45是实施例6在与水平法面横切进流体通道仰视的剖面图,以表现其活塞片的数量、布置机构及流体进排通道系统的进流体阀门的结构;图46是一种单作用活塞双向压气的驱动机总体实施例7在与水平法面横切进流体通道俯视的剖面图,以表现其活塞片的数量、布置机构及流体进排通道系统的进流体阀门的结构;
图47是一种单作用活塞双向压气的驱动机总体实施例8。
其中:1-上固定托盘,1a-上固定托盘法兰,2-下固定托盘,2a-下固定托盘法兰,3-紧固件,4-摇摆托盘,4a-上摇摆托盘,4b-下摇摆托盘,5-支架,6-进排流体通道,6a-排流体通道,6b-进流体通道,6c-进排流体通道圆孔,7-静止活塞片,8-半环密封圈,8a-柱脚,8b-凸槽,8c-矩形截半环密封圈,8d-H形截面半环密封圈,8e-避让孔,8i-弹性金属环,8j-弹性塑胶材料膨胀环,8k-环绕半环迷宫槽,8n-弧面接触密封结构,9-摇摆活塞片,10-腔室,10a-铅锤法面啮合轮廓线10b-铅锤法面静止轮廓线,10c-工作腔室,11-内圆盘口密封圈,11a-内圆盘口密封槽,11b-内圆盘口,11c-内圆盘口密封圈唇边,11k-内圆盘口平面半环迷宫槽,11n-平面接触密封结构,12-外圆盘口密封圈,12a-外圆盘口密封槽,12b-外圆盘口,12c-外圆盘口密封圈唇边,12k-外圆盘口平面半环迷宫槽,13-阀杆,14-弹簧,15-阀杆通孔,16-阀片密封垫,17-阀片,18-轴承,19-轴孔,20-轴用紧固件,20a-轴用挡圈,20b-锁紧螺母,21-注入嘴,21a-注入孔道,22-外轴轴颈,23-调整垫,24-轴封,25-驱动孔,25a-驱动孔上的键槽孔,26-阀盖板,27-压簧,28-导向销,29-弹性密封板,30-排流体阀片,31-凸唇,32-限动片,32a-凸脚,32b-凸条,33-导向销孔,34-孔用紧固件,35-进流体阀片,36-可拆卸活塞片,36a-长圆形轮廓线,36c-带圆角的矩形轮廓线,37-键槽,38-作为驱动轴的外轴杆,38a-键,38b-驱动轴的轴肩,39-凸环,39a-静密封半环,40-止推轴向端面,41-进流体孔,42-单向离合器,44-起跳腔室,45-固定销轴,46-碟簧片,Q-Q为铅锤法面,S-S为水平法面,D-D-赤道平面,γ1-吸入流体摆动角行程的角度,γ2-压出流体摆动角行程的角度,γ-吸入和压出流体摇摆角行程角度的范围。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机作进一步的描述。
在图1至15中,显示了本发明对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的总体实施例1。
机械驱动活塞作用于流体的对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机包括对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置、流体进排通道系统、冷却系统和驱动力发生系统;流体进排通道系统包括流体通道、管口和阀,流体通道与工作腔室连通;冷却系统是对驱动机的元件进行强制冷却和/或自然散热的机构;驱动力发生系统为机械驱动活塞作用于流体负载的系统;
参考图2至8,对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置包括3个托盘、活塞片、连接机构、动力进出键合结构、润滑系统和密封结构;数个托盘包括两个固定托盘和中间托盘,中间托盘夹在上、下两个固定托盘中间;在每一个固定托盘上围绕回转中心轴线360°,以回转中心圆的直径Φ1,按照铅锤法面活塞片啮合轮廓线形成环状的凹槽;在附图5中摇摆托盘基于赤道平面D-D对称设有两层与固定托盘相同方式的围绕回转中心轴线形成环状的上、下凹槽,上层的上固定托盘和摇摆托盘上凹槽构成上固摇托盘组,下层的下固定托盘和摇摆托盘下凹槽构成下固摇托盘组;将数个活塞片的半截部分设定在上述的凹槽中形成圆周布置的数个敞开的独立的腔室10;所有托盘的回转中心轴线重合,且当回转中心轴线处于铅锤方向时,上、下固定托盘和中间托盘的凹槽的环状水平中心线平行;在托盘上与沿铅锤的回转中心轴线的切线方向相垂直的平面为铅锤法面Q-Q,活塞片是在铅锤法面相交的特定轮廓线以回转中心圆的直径Φ1对称铅锤法面前后旋转一定角度而成的实体,从水平法面看活塞片的截面是以回转中心圆的直径Φ1,夹角为α的扇形;活塞片包括静止活塞片和摇摆活塞片;特定轮廓线由啮合轮廓线10a和静止轮廓线10b构成,本附图中活塞片和托盘凹槽的啮合轮廓线和静止轮廓线均为半径R2的圆弧线;在铅锤法面上,活塞片伸出凹槽水平法面部分以外并与相邻托盘凹槽滑动啮合的部分特定轮廓线为铅锤法面啮合轮廓线10a;在铅锤法面上,活塞片和托盘凹槽相交并固定的部分特定轮廓线为铅锤法面静止轮廓线10b;活塞片和托盘凹槽的铅锤法面啮合轮廓线与铅锤法面静止轮廓线对称于水平法面;每个固摇托盘组中两个相邻托盘敞开的腔室对扣合成一个封闭的腔室时接触的轴向端面为水平法面S-S赤道平面D-D与水平法面S-S相互平行;每个固摇托盘组中两个相邻托盘的凹槽的内圆盘口11b和外圆盘口12b在水平法面上分别对应啮合并形成动密封结构;上、下固定托盘1、2与所设定其上的活塞片都相对地球固定不动,在每个固定托盘上设定的活塞片称之为静止活塞片7;本实施例中固定托盘和静止活塞片7,摇摆托盘和摇摆活塞片9均为一体结构,也可以为分体结构;中间托盘因与所设定其上的活塞片都可以相对固定托盘转动而被定义摇摆托盘4,在摇摆托盘上设定的活塞片称之为摇摆活塞片9,在每个固摇托盘组的凹槽中围绕回转中心轴设有均布3个摇摆活塞片,每个固摇托盘组中的摇摆活塞片在其中的固定托盘的凹槽中相邻的静止活塞片7之间摇摆;所有活塞片冒出敞开的腔室的法面啮合轮廓线的半截部分分别插入相邻的托盘敞开的腔室10中,该半截部分可以在相邻的托盘敞开的腔室的凹槽中相对滑动,且滑动面设有动密封结构;在固定托盘的凹槽和活塞片和摇摆托盘上的上、下凹槽和活塞片特定外轮廓线都相同;在每个固摇托盘组中固定托盘和3个静止活塞片与摇摆托盘结合构成3个作为工作腔室10c的缸体,在每个固摇托盘组中摇摆托盘和3个的摇摆活塞片与固定托盘结合构成3个活塞;该个摇摆活塞片、相邻的静止活塞片、摇摆托盘和固定托盘构成每个固摇托盘组中一个活塞缸体活塞组;该3个摇摆活塞片、相邻的3个静止活塞片、摇摆托盘和固定托盘构成每个固摇托盘组中3个活塞缸体活塞组;在本实施例中,构成一个活塞缸体活塞组中的静止活塞片、固定托盘和摇摆托盘与构成另一个相邻的活塞缸体活塞组中的静止活塞片、固定托盘和摇摆托盘是共用的,在有些实施例的活塞片布置方案中是不共用(参见附图37及说明);在每个固摇托盘组的凹槽中设有m=3个活塞缸体活塞组时,其中的摇摆活塞片在上、下固摇托盘组的每个工作腔室中围绕回转中心轴线的左转向角行程角度γ1或右转向角行程角度γ2即使摇摆变位仍然相等,上固定托盘和下固定托盘的静止活塞片的位置分别沿附图5高度分型基准面D-D对称布置。摇摆托盘设有动力进出键合结构,动力进出键合结构包括在摇摆托盘中心设定驱动轴38,驱动轴和摇摆托盘的回转中心线重合,驱动轴与配套的驱动机械的摇摆扭矩输入的机构连接(附图中未画出),例如与曲柄摇杆机构连接;上、下固定托盘和摇摆托盘利用连接机构连接,连接机构包括法兰盘和紧固件,在上、下两个固定托盘的外圆周的端面,沿旋转轴向均设有法兰盘1a、2a,两个法兰盘的连接的端面与托盘的旋转轴线的垂直平面平行,上、下两个固定托盘的法兰盘1a、2a的端面相互接触连接后用可拆卸的紧固件3连接固定;润滑系统包括对动密封元件和轴承18采用自润滑材料或润滑剂润滑系统和/或强制润滑系统,进排通道系统是在每个固摇托盘组中的每个独立工作腔室10c设有并连通至少一组进排压送流体通道,每组进排压送流体通道包括一路进流体通道6b和一路排流体通道6a,在该路进流体通道6b中设有并且连通仅能够进流体的单向阀,在每路排流体通道6a中设有并且连通仅能够排流体的单向阀。
在本实施例中,机械驱动活塞作用于流体负载系统为机械驱动单作用活塞作用于流体负载单向压送流体的系统,该对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置和流体进排通道系统是在上、下固摇托盘组中每个独立工作腔室10c设有并且连通一组进排压送流体通道,在工作腔室的左右旋向两个端部分别设有与外界连通的一路进排流体通道6,其中一端的该路进排流体通道有一段设置在固定托盘上和静止活塞片上,在该段流体通道接口设有并且连通的单向阀,该单向阀为分体式管路用单向阀,另一端该路进排流体通道6设置在固定托盘或摇摆托盘上并且连通大气或外界;在摇摆活塞片上也设有一段贯通摇摆活塞片左右旋向工作腔室的进排流体通道6,在该段进排流体通道6接口设有单向阀,工作腔室的左右旋向两个端部的两路进排流体通道、摇摆活塞片上的进排流体通道和两个单向阀为一组串联的进排压送流体通道,并且允许同一方向的流体通过。分体式管路用单向阀通过接管连接在排流体通道6a出口,图中没有显示,可以在市场采购到该商品;进排流体通道6连通大气或外界。摇摆托盘设有动力进出键合结构;摇摆托盘通过动力进出键合结构与摇摆扭矩输入的驱动轴连接;固定和摇摆托盘利用连接机构连接。驱动轴使摇摆活塞片在角行程角度γ1变小时,流体从静止活塞片上进流体通道6b、摇摆活塞片的单向阀进入角行程角度γ2的工作腔室,到达极限位置驱动轴使摇摆托盘反向,摇摆活塞片的单向阀关闭,摇摆活塞片角行程角度γ1变大,流体从排流体单向阀压出。
参考图2、4至6、10至13,每个固摇托盘组中两个托盘凹槽的内圆盘口11b和外圆盘口12b的动密封结构是在啮合的滑动面分别设有内圆盘口密封圈11和外圆盘口密封圈12,内圆盘口密封圈和外圆盘口密封圈的上下端面分别与两个托盘的盘口端面啮合,内圆盘口密封圈和外圆盘口密封圈分别固设在摇摆托盘的盘口上的内圆盘口密封槽11a和外圆盘口密封槽12a中;燕尾形截面的内圆盘口密封圈和外圆盘口密封圈分别与内圆盘口密封槽和外圆盘口密封槽中相匹配,还可以选用矩型截面的内圆盘口密封圈和外圆盘口密封圈代替;内圆盘口密封圈和外圆盘口密封圈在径向朝托盘凹槽的环状中心线一侧分别设有矩型截面的内圆盘口密封圈唇边11c和外圆盘口密封圈唇边12c,内圆盘口密封圈唇边的外圆轮廓线和外圆盘口密封圈唇边12c的内圆轮廓线分别与托盘凹槽的啮合轮廓线重合。
参考图2、4至8、14至15,每个固摇托盘组中两个托盘上的活塞片与相邻的托盘的凹槽之间的动密封结构是在啮合的活动表面分别设有半环密封圈8,半环密封圈固设在活塞片上截面相匹配的凸槽8b中;半环密封圈的两个半环端部在穿过水平法面延伸了长度为h1的截面相同的柱脚8a,柱脚深入在活塞片和托盘上设有的避让孔8e中;半环密封圈是以与匹配的活塞片啮合轮廓线的切线方向相垂直截面的形状特征划分为燕尾形截面半环密封圈,该半环密封圈在托盘凹槽和活塞片密封啮合面一侧的设有微微隆起的鼓面,用以进一步加强密封效果,该半环密封圈固设在活塞片上截面相匹配的凸槽为中间是凹进的半环的密封槽,而两侧凸起的半环的棱条。
参考图2至7,采用内轴向连接机构,内轴向连接机构包括轴杆22、轴孔19、轴承18和轴用紧固件20;在摇摆托盘上下两端的环状的凹槽的内侧设有轴杆,在固定托盘环状的凹槽的内侧设有轴孔,轴杆和轴孔的回转中心轴线重合,轴杆和轴孔之间设有轴承,轴承为径向或/和角接触轴承,摇摆托盘上下两端的轴杆分别从上下固定托盘的轴孔伸出,轴承的一个轴向端面与固定托盘轴孔的轴孔底端面接触,轴承的另一个轴向端面用轴用紧固件固定。轴用紧固件20采用法兰式结构,该轴用紧固件20的凸台压在轴承的轴向端面上,紧固件3将轴用紧固件20固定在固定托盘上;动力进出键合结构是通过摇摆托盘下部伸出的轴杆作为驱动轴与配套机械(未画出)连接,下部的轴杆穿过该轴用紧固件20的通孔设置的油封24。与摇摆托盘下部伸出的轴杆的固定轴承18轴用紧固件20没设有通孔,该轴用紧固件20与上固定托盘采用螺纹连接。
参考附图2和40,本实施例的进流体单向阀为进排流体单向阀,该阀包括进排流体阀板、阀杆13、弹簧14和进排流体阀片17,利用活塞片作为进排流体阀板,在进排流体阀板上设有圆周分布的数个进排流体通道圆孔6c,在进排流体阀板上数个进排流体通道孔中间的板壁上设有阀杆通孔15,在进排流体阀板的进流体通道孔的出口周围的板壁上设有环状凸唇31,进排流体阀片为盘状的阀片,该进排流体阀片的中部设有阀杆,阀杆穿过阀杆通孔15和弹簧中心孔后与进排流体阀片固定,阀杆可相对进排流体阀板在阀杆通孔中滑动;在进排流体阀板与阀杆肩台之间设有弹簧,弹簧的一个轴向端面与进排流体阀板接触,弹簧的另一个轴向端面与阀杆肩台接触;进排流体阀片与进排流体阀板面向压送流体腔室γ2一侧凸唇的端面接触并且设有密封结构,密封结构为平面接触11n密封结构或阀片密封垫16密封结构。
在上和下固定托盘的法兰盘相互接触端面之间设有弹性的调整垫,调整垫采用刚性材料或弹性材料或者金属弹簧垫。在上和下固定托盘的法兰盘之间还增设外弹性压紧连接机构,外弹性压紧连接机构,包括固定销轴45和调整垫,固定销轴45穿过上固定托盘法兰盘上的通孔固定在下固定托盘和/或支架5上,并且用锁紧螺母20b锁紧,固定销轴45的中心轴线与下固定托盘的回转中心线平行,在固定销轴的轴肩台与上固定托盘的外端面之间设有数个弹性的调整垫,本例为碟簧片46。
参考图18至26,显示了本发明对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的总体实施例2。
本实施例与实施例1的区别在于:1、对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置为对夹分体摇摆托盘活塞摇摆执行装置,该执行装置的摇摆托盘4采用分体结构,沿与赤道平面(D-D)平行的分型基准面对称分割摇摆托盘,分割摇摆托盘后的上部实体为上固摇托盘组中上摇摆托盘4a,下部实体为下固摇托盘组中下摇摆托盘4b;连接机构采用外轴连接机构,在上、下摇摆托盘中心分别设定作为动力进出键合结构的驱动孔25,外轴杆38利用键固定在驱动孔中,上摇摆托盘和下摇摆托盘通过驱动孔和外轴杆的键槽孔可在与键啮合的端面上相对轴向滑动;驱动孔、外轴杆和上、下摇摆托盘的回转中心轴线的重合,上和下摇摆托盘相邻一侧的轴向端面可以直接接触,但是增设了弹性的调整垫23,调整垫为数个碟簧;在上、下固定托盘环状的凹槽的内侧设有轴孔19,外轴杆两端部22和轴孔之间设有轴承18,外轴杆的上下两个轴肩38b被上下两个轴承的轴向内端面约束,轴承用轴用紧固件20固定在固定托盘上的轴孔19中,外轴杆的上部穿过轴用紧固件20的通孔设置的油封24伸出与与配套机械连接。本实施例的轴用紧固件20与阀盖板26合成一体。
2、机械驱动活塞作用于流体负载的系统为机械驱动双作用活塞作用于流体负载单向压送流体的系统,该对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置和流体进排通道系统是在上、下固摇托盘组中每个工作腔室的两个端部各设有一组进排压送流体通道,每组进排压送流体通道包括一路进流体通道6b和一路排流体通道6a,在每路的进流体通道6b中设有并且连通仅能够进流体的单向阀,在每路的排流体通道6a中设有并且连通仅能够排流体的单向阀。动力进出键合结构通过摇摆托盘下部的外轴杆作为驱动轴与摇摆扭矩输入的外轴杆连接。
本实施例中,在流体进排通道系统中每个固摇托盘组中设有两个工作腔室10c,两个摇摆活塞片A、B在工作腔室的左旋向和右旋向均压送流体做功,在每个摇摆活塞片的左旋向一路通道的进排流体单向阀的流向一致,在每个摇摆活塞片的右旋向一路通道的进排流体单向阀的流向一致;摇摆活塞片A的左旋向一路通道的流体和摇摆活塞片B的右旋向一路通道的流体的进出口汇集为一套流体进出口;摇摆活塞片A的右旋向一路通道的流体和摇摆活塞片B的左旋向一路通道的流体的进出口汇集为一套流体进出口。
3、与工作腔室连通的单向阀为进流体单向阀,该阀包括进流体阀板、孔用紧固件34和进流体阀片35,利用静止活塞片7作为进流体阀板,在进流体阀板上设有进流体通道孔,在进流体阀板的进流体通道孔的出口周围设有高度为h2的环状凸唇31,进流体阀片为舌状的弹性膜片,该弹性膜片的一端通孔利用孔用紧固件34固定在进流体阀板面向压送流体腔室γ2一侧的端面上,进流体阀片的悬臂端面作为密封面盖在凸唇的端面上并且密封,可以在进流体阀片30朝向进流体阀板端面,排流体阀片一侧边设有防阀片扭转凸脚32a(见附图19),该凸脚32a伸入进流体阀板的盲孔中;进流体通道孔与进流体通道6b连通。
4、与工作腔室连通的单向阀为排流体单向阀,该阀包括排流体阀板、限动板、导向销28、弹性密封板29、压簧27、阀盖板26和排流体阀片30,在上、下固定托盘1、2邻近静止活塞片处的轴向外端凸面作为排流体阀板,阀盖板用紧固件固定在排流体阀板上,在阀盖板与排流体阀板之间设有排流体阀片的起跳腔室44,在起跳腔室中的排流体阀板上设有排流体通道孔,排流体通道孔与工作腔体10c连通,在排流体阀板的排流体通道孔周围设有高度为h3的环状凸唇31,排流体阀片为舌状的弹性膜片,该弹性膜片的端部通孔利用导向销固定在排流体阀板上,导向销插在排流体阀板上的导向销孔33中,弹性膜片的一个端面盖在凸唇的端面上,弹性膜片的另一个端面的通孔处与压簧的一个端面接触,压簧的另一个端面与阀盖板突缘台的端面接触,压簧穿在导向销的轴径上,在排流体阀板和阀盖板之间的排流体通道孔周围设有弹性密封板,弹性密封板的一个端面与排流体阀板端面接触并且密封,弹性密封板的另一个端面与阀盖板接触并且密封,在阀盖板与排流体阀板之间的起跳腔室处设有限动板32,限动板端面与排流体阀板端面之间留有排流体阀片起跳间隙;可以在限动板朝向弹性膜片端面的邻近处,限动板两侧分别设有防阀片扭转的凸脚32a,弹性膜片的两端面夹持在凸脚之间;还可以在排流体阀片30朝向排流体阀板端面,排流体阀片一侧边设有防阀片扭转凸脚32a(见附图19),该凸脚32a伸入排流体阀板的盲孔中;限动板的另一个端面靠近阀盖板,起跳腔室与阀盖板上的排流体通道6a连通。在本实施例中,两个与静止活塞片相邻的工作腔室10c的排流体单向阀的起跳腔室44合并为一个,故在阀盖板上仅用一个排流体通道6a排出起跳腔室44中的压送流体。
5、在上、下固摇托盘组中的左侧静止活塞片和左侧摇摆活塞片与相邻的托盘的凹槽啮合的活动表面中间位置分别设有采用弹性塑胶材料制作的半环密封圈,该半环密封圈是以沿回转中心圆的切线方向的截面划分为矩形截面半环密封圈8c(参见附图16和17);或圆形截面半环密封圈,即将市场销售的O型圈切断改制而成,或者利用市场销售的Yx型圈切断改制而成(没有在附图中显示)。在两个托盘上的另一个静止活塞片和另一个摇摆活塞片与相邻的托盘的凹槽啮合的活动表面中间位置的密封槽中分别设有采用金属韧性材料制作的半环密封圈8i,在该密封圈的内部衬有弹性塑胶材料膨胀环8j。这些活塞片的啮合活动表面的两侧都设有环绕半环迷宫槽8k,环绕半环迷宫槽8k之间的啮合活动表面为弧面接触密封面8n。还显示了在韧性材料半环密封圈8i和活塞的凸槽之间衬有半环膨胀圈8j的密封结构。
6、参见图19的上摇摆托盘处和图24至26,上摇摆托盘和摇摆活塞片为分体结构,当然也可以在其它固定托盘和下摇摆托盘采用这种分体结构。上摇摆托盘的凹槽中固定一个插接式圆形轮廓线的可拆卸活塞片36,该可拆卸活塞片采用半径为R2,该可拆卸活塞片的一部分插入上摇摆托盘凹槽中并固定成可拆卸的组合结构,在上摇摆托盘凹槽插入可拆卸活塞片的结合部位设有凹陷的键槽37,该可拆卸活塞片在与键槽结合的结合部位设有大于托盘凹槽截面轮廓的凸环39;凸环的半径为R3,R3>R2,该可拆卸活塞片与键槽结合面之间设有静密封件,静密封件为采用弹性塑胶材料制作的净密封半环39b,每个可拆卸活塞片36的静密封件还可以用可固化的密封剂替代,可拆卸活塞片的凸环上设有与净密封半环39匹配的静密封半环槽39a,净密封半环39b固设在静密封半环槽39a中。静密封半环槽39a也可以设置在键槽37上。
7、参见图19的下摇摆托盘处和图24至26,下摇摆托盘和摇摆活塞片为另一种利用紧固件固定的分体结构,当然也可以在其它固定托盘和下摇摆托盘采用这种分体结构。在下摇摆托盘的凹槽中采用两个孔用紧固件加固式圆形轮廓线的可拆卸活塞片36,该可拆卸活塞片不仅一部分插入下摇摆托盘凹槽中并固定成可拆卸的组合结构,还在托盘凹槽插入可拆卸活塞片36的结合部位又采取利用两个孔用紧固件3固定,孔用紧固件3为螺钉;可拆卸活塞片与下摇摆托盘凹槽的结合面设有凹陷的键槽37之间设有半圆的静密封件,静密封件为采用弹性塑胶材料制作的带两个通孔的净密封半环39a,两个螺钉通过托盘和静密封半环上的通孔拧紧在可拆卸活塞片的螺纹孔上。
8、每个固摇托盘组中两个托盘凹槽的内圆盘口11b和外圆盘口12b的动密封结构是在两个盘口啮合的滑动面分别设有平面接触密封面结构11n、12n,平面接触密封面设在托盘的内圆盘口和外圆盘口的工作腔室中的静止活塞片的水平法面夹角为α之间;还在两个盘口啮合的滑动面分别设有一个平面半环迷宫槽密封结构11k、12k,平面半环迷宫槽设在托盘的内圆盘口和外圆盘口的静止活塞片的夹角α以外的工作腔室的夹角范围内的扇形环面上。9、润滑系统包括润滑剂的注入嘴21和润滑剂的注入孔道21a,在固定托盘轴向的一端部设有利用弹性密封板和/或密封剂进行密封的密封端盖,在本例中注入润滑剂的密封端盖与阀盖板26合为一体,外轴杆的下部穿过的阀盖板之间设有轴封24;在实施例1和2中密封端盖利用不带通孔或带通孔和轴封24的轴用紧固件20代替;在密封端盖设有注入嘴,注入嘴与邻近轴承18轴向端面的腔室连通,注入嘴还与摇摆托盘中心设有的注入孔道21a连通,注入孔道设置在邻近两个轴承18轴向端面的腔室之间并且连通。
在图32至36中,显示了本发明对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的总体施例3。
A、本实施例与实施例1的区别在于:1、机械驱动活塞作用于流体负载系统为机械驱动单作用活塞作用于流体负载单向压送流体的系统,该对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置和流体进排通道系统是在上、下固摇托盘组中每个固定托盘上每个独立工作腔室10c设有并连通一组进排压送流体通道,在每个工作腔室的一个端部设有一组连通用于进排流体的一路进流体通道6b和一路排流体通道6a,在独立工作腔室的另一个端部设有进排流体通道6;在进流体通道6b中设有并且连通仅能够进流体的单向阀,在排流体通道6a中设有并且连通仅能够排流体的单向阀;进排流体通道6连通大气或外界。
2、两个托盘上的活塞片与相邻的托盘的凹槽啮合的活动表面分别设有H形截面半环密封圈8d,半环密封圈的内外端面分别与活塞片与相邻的托盘的凹槽啮合的端面啮合,半环密封圈固设在活塞片上截面相匹配的凸槽8b中;在半环密封圈的两个半环端部在穿过水平法面延伸了长度为h1的截面相同的柱脚,柱脚深入在活塞片的避让孔8e中;半环密封圈是以沿回转中心圆的切线方向的截面划分为H形截面半环密封圈,该半环密封圈固设在活塞片上与半环密封圈的截面相匹配的凸槽与实施例1不同,本例的凸槽为中间是凸起的半环的棱条8f,而两侧是凹进的半环的密封槽。
B、外轴向连接机构与实施例2接近,区别在于:在附图36中的两个轴承16轴用紧固件20用固定在上固定托盘上的轴孔19中,轴用紧固件20采用轴用挡圈20a,附图36中的标记20的元件在此仅作为润滑系统的密封端盖使用,当然还可以采用锁紧螺母替代轴用挡圈20a。
C、进流体阀片与实施例2的区别在于:在进流体阀片的密封端面的侧边设有防转的凸条32b,凸条深入相邻的静止活塞片的盲孔中。排流体单向阀的弹性膜片为双耳状的弹性膜片,该弹性膜片的两个端部通孔分别利用导向销固定在阀板上,导向销插在的导向销孔33中,弹性膜片的端面的通孔处与两个压簧的一个端面接触,在阀盖板与排流体阀板之间设有限动板32,限动板与排流体阀板之间留有排流体阀板起跳间隙,限动板的一个端面朝向弹性膜片端面的邻近处,限动板的另一个端面连接阀盖板。
在图9中,显示了活塞片动密封结构的局部结构实施例1,
静止活塞片7或摇摆活塞片9与凹槽之间的密封结构采用一个C形截面半环密封圈8m,另外还有一组由韧性材料半环密封圈8i和活塞的凸槽之间衬有半环膨胀圈8j的组合密封圈,C形截面半环密封圈和组合密封圈8i、8j都设置在活塞片7或9的半环的凸槽内。
参考图28和29,作为与托盘凹槽结合的可拆卸活塞片的局部结构实施例2;
在图中显示了长圆形轮廓线29a的可拆卸活塞片,该可拆卸活塞片在与键槽结合的结合部位设有大于托盘凹槽截面轮廓的凸环39,该可拆卸活塞片的静密封件为一个静密封半环39b,在该可拆卸活塞片上还设有一道沿回转中心圆的切线方向的设有凹陷的静密封半环槽39a,该静密封半环39b设置在静密封半环槽39a中;在活塞片与托盘凹槽的滑动啮合面设有凸槽8b,半环密封圈8固设在活塞片上与静密封半环的截面相匹配的凸槽中。
参考图30和31,作为与托盘凹槽结合的可拆卸活塞片的局部结构实施例3;
在图中显示了圆形轮廓线36b的可拆卸活塞片的一部分插入托盘凹槽中并固定成可拆卸的组合结构,在托盘凹槽上插入该可拆卸活塞片的结合部位并利用孔用紧固件3固定;可拆卸活塞片与托盘凹槽的结合面之间设有静密封件。该可拆卸活塞片的静密封件为两个静密封半环39b,在该可拆卸活塞片上还设有两道沿回转中心圆的切线方向的设有凹陷的静密封半环槽39a,该静密封半环39b设置在静密封半环槽39a中;孔用紧固件3为螺钉,两个螺钉通过托盘上的通孔拧紧在该可拆卸活塞片的螺纹孔36f上。孔用紧固件3也可以用销钉代替。
参考图27,作为与托盘凹槽结合的可拆卸活塞片的局部结构实施例4,在图中显示了带圆角的矩形轮廓线29c的可拆卸活塞片,该可拆卸活塞片在与键槽结合的结合部位设有大于托盘凹槽截面轮廓的凸环39。
在图37和38中,显示了本发明对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的总体实施例4,
本实施例与实施例3的区别在于:在实施例3中对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置是在每个固摇托盘组中围绕回转中心轴设有圆周布置的3个活塞缸体活塞组中,在本例中删除每个固摇托盘组的其中一个活塞缸体活塞组中的摇摆活塞片和进排流体通道构成简化驱动机。润滑系统包括润滑剂的注入嘴21和润滑剂的注入孔道21a,在固定托盘轴向的一端部设有利用密封剂密封的密封端盖,密封端盖用作为轴用紧固件20的法兰代替,在密封端盖设有注入嘴21,注入嘴与连接机构的邻近轴承18轴向端面的腔室连通,注入嘴还与摇摆托盘中心设有的注入孔道21a连通,注入孔道21a设置在内轴向连接机构和外轴向连接机构的邻近轴承18轴向端面的腔室之间并且连通;此外润滑系统的注入孔道21a通过连通的缝隙还兼顾了对盘口动密封结构的润滑。润滑剂为液态的润滑油或是清洁的水。
在图39至43中,显示了机械驱动单作用活塞双向压送流体驱动机的总体实施例5,
本实施例与实施例4的区别在于:
1、机械驱动活塞作用于流体负载系统为机械驱动单作用活塞作用于流体负载双向压送流体的系统,该对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置和流体进排通道系统是在上、下固摇托盘组中每个固定托盘的凹槽中设有n对的双静止活塞片和双摇摆活塞片的组合体,每对组合体中均有两个静止活塞片和两个摇摆活塞片;在固定托盘上的两个静止活塞片铅锤法面的外夹角γ之间设有一个独立工作腔室10c;在独立工作腔室10c设有并连通n组进排压送流体通道,在两个静止活塞片铅锤法面的内夹角为β的范围中的固定托盘的壁上设有外接排流体通道6a,在每个静止活塞片上设有一段排流体通道,在该段排流体通道接口设置单向阀;在摇摆托盘的凹槽中的两个摇摆活塞片铅锤法面的内夹角为θ,在每个摇摆活塞片上设有一段进流体通道6b,在该段进流体通道接口设置单向阀;固定托盘的凹槽中左旋向和右旋向的静止活塞片及所设单向阀、摇摆活塞片及所设单向阀分别属于n组独立串联的进排压送流体通道,每个组中摇摆活塞片和静止活塞片上的单向阀的流向相同,两组独立的进排压送流体通道共用同一个外接排流体通道6a和外接进流体通道6b;在内夹角为θ的范围中的摇摆托盘的壁上设有外接进流体通道6b,该进流体通道6b接口连通大气或外界,摇摆活塞片和摇摆托盘一起在静止活塞片外夹角γ的范围内摇摆。(当然摇摆活塞片实际旋转的角行程需要在外夹角γ内减去活塞和单向阀外轮廓影响的厚度)。在摇摆托盘的壁上的进流体通道6b孔邻近的固定托盘的壁上也要设进流体孔41,进流体孔41还可以设置成管道孔型式,从而使进流体通道连通6b大气或外界。所谓在每个固摇托盘组中固定托盘的凹槽中设有成对的双静止活塞片和双摇摆活塞片组合体,其意味在固定托盘的凹槽中可以设置两对或更多对的双静止活塞片和双摇摆活塞片组合体。
2、与工作腔室连通的单向阀为即可进或排的单向阀为进排流体单向阀,分别利用静止活塞片7和摇摆活塞片9作为进排流体阀板,进排流体单向阀同时用作排出流体和吸进流体;也可以将静止活塞片和摇摆活塞片上的进排流体单向阀的流向颠倒,虽然压送流体的方向改变但是照样可以使用,但是必须保证在流体进排通道系统中的每一路通道的进排流体单向阀的流向一致,两路压送的流体汇集为一套流体进出口。进排流体单向阀可代替实施例2中的进流体单向阀。本实施例的驱动机适合泵送液体。
在图44和45中显示了本发明对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的总体实施例6,
本实施例与实施例5的区别在于:在固定托盘的壁上以回转中心线为原点,外夹角γ的二分之一处设置进流体通道6b,该进流体通道6b接口连通大气或外界,外夹角γ大于内夹角θ,且γ>θ>γ1/2,此时摇摆活塞片和摇摆托盘一起在静止活塞片外夹角γ范围内摇摆,其余和实施例5相同。在本实施例中,在固定托盘的壁上以回转中心线为原点,相对排流体通道6a孔旋转180°的位置设置进流体通道6b,该进流体通道6b接口连通大气或外界,两个摇摆活塞片铅锤法面的内夹角θ为180°,此时两个摇摆活塞片和摇摆托盘一起在静止活塞片外夹角γ=180°-β-θ的范围内摇摆。
在图46中显示了本发明对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的总体实施例7,
对夹摇摆托盘活塞摇摆执行装置活塞片的布置方案是将4个静止活塞片的半截部分设在每个固摇托盘组中固定托盘的凹槽中形成对称原点布置4个敞开的独立的腔室10,其中两个相邻的静止活塞片的夹角β与另外两个相邻的静止活塞片的夹角β相同,两个相邻的静止活塞片与另外两个相邻的静止活塞片的左旋的外夹角θ和右旋的外夹角θ相同;将2个摇摆活塞片的一部分设在摇摆托盘的凹槽中形成圆周均布成2个敞开的腔室10,且2个摇摆活塞片的夹角为180°,且每个摇摆活塞片处于两个相邻的静止活塞片的夹角β或外夹角θ中;固定托盘、数个静止活塞片和与摇摆托盘共构成2个作为工作腔室10c的缸体,固定托盘、摇摆托盘和数个的摇摆活塞片共构成2个活塞;缸体和活塞组成两个活塞缸体活塞组;每个固摇托盘组中固定托盘的凹槽中除了工作腔室10c和静止活塞片占据的部分外的腔室空间为非行程腔室10d。该驱动机的流体进排通道系统与实施例4基本相同,但是两个静止活塞片分别处于两个摇摆活塞片的左旋方向和右旋方向,摇摆托盘在左右摇摆时都有一个摇摆活塞片处于压送做功状态,例如处于空气压缩行程。
在图47中显示了本发明对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机的总体实施例8,
在本实施例8中比较实施例1的对夹摇摆托盘活塞摇摆驱动机是在每个固摇托盘组围绕回转中心轴设有圆周布置的3个活塞缸体活塞组中,删除每个固摇托盘组中相同位置的其中两个活塞缸体活塞组中的摇摆活塞片和进排流体通道构成简化驱动机;进排流体单向阀换成进流体单向阀。