CN105156318B - 旋转式活塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式活塞泵，包括有动力输入系统，过滤系统、还包括两个非圆齿轮和两个偏心齿轮；并由两个内截面为矩形的环形缸体组成一套截面为矩形的环形缸体，在缸体内设置有液体流入孔，并通过通道与液体流入口相通；还设置有液体排出孔，并通过通道和液体排出口相通；四个截面是矩形的活塞分别固定在两个转子的两端上，第一转子轴是中空的，套在第二转子轴上并和转子(11)装配在一起，第二转子轴与转子装在一起，两个非圆齿轮和两个偏心齿轮安装在同一侧齿轮箱里；其活塞每旋转一周做功八次，等于双缸往复式压缩机曲轴转动四周的作功循环，本发明输出能量大，功率高，应用范围广。

Description

旋转式活塞泵

技术领域

本发明涉及一种泵，特别是一种旋转式活塞泵。

技术背景

现有往复式活塞压缩泵系统结构复杂、耗功大、活塞、活塞环和缸体始终处于一种侧摩擦状态，增加了摩擦而增大了功率的损失，容易使缸体失圆，造成密封不良，而且还因受缸顶部位面积的影响，不能使进排气阀设置得太多太大，因而使进一步提高性能受到很大的限制。同时它们复杂的曲轴连杆机构和活塞的往复运动不仅消耗了大量的功率，而且由于其复杂运动的惯性加大了各受力件动负荷和轴承的磨损，还增加了机械震动，严重影响着转速的提高。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有往复式活塞气体和液体压缩泵而提供的一种新型旋转式活塞泵。

本发明是一种旋转式活塞泵，包括有动力输入系统，润滑系统、冷却系统、调节控制系统，回路系统、过滤系统、还包括由两个非圆齿轮和两个偏心齿轮组；其特征是：它包括由两个内截面为矩形的环形缸体(36、37)组成一套截面为矩形的环形缸体，在缸体内设置有液体流入孔(16、17)，并通过通道(9)与液体流入口(15)相通；还设置有液体排出孔(14、19)，并通过通道(4)和液体排出口(18)相通；液体流入孔和液体排出孔的弧长均大于两个非圆齿轮的最小夹角(28)的弧长，四个的截面是矩形的活塞(29)分别固定在两个转子的两端上，和转子(11)装在一起的第一转子轴(6)是中空的，第二转子轴(7)穿过第一转子轴(6)与转子(12)装在一起。

本旋转式活塞泵与现有技术相比所具有的有益效果说明如下：

(1)本发明没有专门的气阀机构，可节约一定的功率。

(2)本发明的活塞旋转一周做功八次，等于双缸往复式压缩机曲轴转动四周的作功循环，本发明输出能量大，功率高。

(3)本发明没有曲轴、连杆机构和气阀机构，结构简单、零件少、体积小、重量轻。与同排量往复式四缸机相比，特征部分零件减少50％以上，重量减轻50％以上，制造简单，生产成本低。

(4)本发明没有曲轴、连杆、气阀和活塞的往复运动造成的振动，噪音小。

(5)本发明的活塞和气缸没有往复机上活塞、活塞环和缸体侧摩擦现象，不会因侧摩擦而加大功率损失和缸体磨损，也不会因侧摩擦使气缸失圆而造成密封不良。

(6)由于本结构的活塞没有任何侧摩擦现象，所以，结合精良的加工工艺，用作液体泵使用时，不需要活塞环，彻底消除了活塞以及活塞环与缸体摩擦造成的损失。

(7)本发明每个活塞运动时同时作两种功：进气，排气和压缩都由一个活塞同时完成，所以活塞、活塞环和缸体的摩擦比往复式活塞机减少了50％。

(8)本结构各部件都各自按照同一方向旋转，它的惯性都得到了充分的利用，在任何转速下均可做到良好的平衡，运转平稳，有利于转速的大幅度提高。

(9)本发明结构简单，功耗低，输出能量大，压力高，广泛适用于空压机、石油、天然气、化工、消防、灌溉、制冷等行业，以及需要对气体压缩或者对液体加压强制其流动的设备。

附图说明

图1是泵体总装的侧视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2 A-A部位的剖视图；

图4是非圆齿轮图；

图5是偏心齿轮图；

图6是泵的上缸体图；

图7是图6的仰视图；

图8是泵的下缸体图；

图9是图8的俯视图；

图10是图8的B-B向剖视图；

图11是活塞环的正视图；

图12是图11 F-F部位的截面视图；

图13是图12的局部放大图；

图14是各齿轮运行至如图20时各活塞在缸体里面的状态图；

图15是的转子与缸体结合面的转子正视图；

图16是图15的C-C部位的截面图；

图17是两个转子间结合面的正视图；

图18是转子上的密封块图；

图19是图18的左视图；

图20是两个非圆齿轮最小夹角时和两个偏心齿轮在齿轮箱体里面的状态图

图21是活塞的侧视图；

图22是图21的左视图；

图23是图22 D-D向剖视图；

图24是各齿轮运行至如图28时活塞在缸体里面的状态示意图；

图25是环形缸体内的截面为矩形时配置的相应活塞的侧视图；

图26是图25的左视图；

图27是图26 N-N向剖视图；

图28是活塞运行至图24时各齿轮在齿轮箱里的状态图；

图29是环形缸体内的截面为矩形时与图3同一位置的剖视图；

图30是各活塞完成一个做功程序时的状态示意图；

图31是润滑活塞环的油道在缸体上的部位示意图；

图32是图31 K-K向的截面剖视图；

图33是图32的放大图；

图34是作用于气体泵时排气孔的设置示意图；

图35是转子轴供转子间润滑的油道示意图；

图36是两组齿轮分别装配在缸体两边的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方法做进一步详细说明。

实施方法一：本结构包括由两个内截面为半圆形的环形缸体2、3组成一套截面为圆形的环形缸体，如图1、2、3、7、9所示；缸体上与转子接触的地方设置有密封环槽33，如图7、9所示；缸体内还装有两个转子11、12，转子上设置有密封块槽24和密封环槽25，密封块槽24里面装有密封块27，密封环槽25、33里边都装有密封环(图中未示)，密封环和密封块设置有弹簧功能(图中未示)，以保证密封效果；转子上装配有第一转子轴6和第二转子轴7，第一转子轴6是中空的，套在第二转子轴7上并和转子11装配在一起，第二转子轴7穿过第一转子轴6和转子12装配在一起，如图3、15、16、17、18、所示；第二转子轴7的轴心设置有供转子间润滑的润滑油通道30，如图35所示；还有四个活塞13以同一水平分别固定在两个转子的两端上，如图3、21、22、23所示；活塞的弧长是依据两个非圆齿轮的最小夹角28的角度和环形缸体的周径为参数来确定的；两个偏心齿轮的轴线与偏心齿轮的轴心和非圆齿轮的轴心线呈垂直位置时，两个非圆齿轮的夹角既是最小夹角，如图20所示；如果作用于液体用泵，则活塞的弧长可以小于两个非圆齿轮的最小夹角，进排气孔的位置也要做相应的调整，以保证做功时液体只能单向流动；活塞上装有专门适用于该环形缸体上的活塞环20，活塞环上设置有缺口21，缺口距离的大小依据两个转子合起来的厚度确定的；如图11、12、13所示，图13是图12圆圈位置的放大图；因为该活塞始终按照同一方向旋转，所以活塞环前进方向一边的棱角22加工为弧形的，以利于润滑油膜的成型和活塞环平滑的运行，如图13所示，图中箭头所指方向是活塞前进方向；还有两个非圆齿轮34、5分别安装在第一转子轴6和第二转子轴7上，如图3、4、12、28所示；另处还有一根动力输入轴8，动力输入轴8上装有两个偏心齿轮10、35，两个偏心齿轮的安装方向是相反的，如图3、20、28所示；非圆齿轮的周长是偏心齿轮的两倍；非圆齿轮5同偏心齿轮10啮合、非圆齿轮34同偏心齿轮35啮合而构成两个齿轮副，如图3、4、5、20、28所示；每根轴间转动的地方依据需要均设置有轴承(图中未示)；两组齿轮也可以分别分装在缸体的两边，两根转子轴独立的装配在转子上，与缸体两边的非圆齿轮配装一起，如图36所示；在下缸体3内设置有长条形的进气(或者液体，下同)孔16、17和排气(或者液体，下同)孔14、19，进气孔16、17通过进气道9与进气口15相通，排气孔14、19通过排气道4和排气口18相通，如图1、3、9、10所示；作用于液体泵时排气孔的设置如图30所示，即当活塞D、A间和C、B间压缩完毕时，排气孔和进气孔都在打开状态，以保证所有液体在流动惯性的作用下继续依照该惯性流动，作用于液体泵时也可以不需要活塞环和活塞环的润滑系统；如果作用于气体泵时排气孔的设置如图34所示，即当活塞D、A间和C、B间压缩完毕时，进气孔未全部封闭而排气孔全部被活塞覆盖封闭，以保证所有气体全部被压缩进入排气道；在排气孔部位还设置有单向逆止阀(图中未示)，以阻止被压缩排出的高压气体回流；缸体上在进气孔17附近的地方设置有专供润滑油流通的油道31，油道31用多孔材料制作的密封环32进行密封，能使润滑油渗出，保证活塞通过时对活塞环进行有效润滑，图中箭头是润滑油流动示意，如图31、32、33所示。

实施方法二：作用于液体泵时，可以将两个环形缸体36、37的内截面为设置为矩形的，组成一套截面为矩形的环形缸体，与其相配合装配的四个活塞29的截面也是矩形的，如图25、26、27、29所示；此实施方法不需要活塞环和用于活塞环的润滑机构；除此之外，其他均与实施方法一相同。

本结构的作功原理是这样的：它将两个偏心齿轮和两个非圆齿轮转角差的作用使两个转子的转速产生转速差，从而使活塞间的容积发生变化，完成进气、压缩排气一连贯的作功程序，它的程序如图14、20、24、28、30所示，在设置和组装时，非圆齿轮5与活塞B、D同轴，非圆齿轮34与活塞A、C同轴；当各活塞运行至如图14时，此时活塞A、B间和C、D间已压缩完毕，此时各齿轮的状况如图20所示，此时同一个转子上的活塞B和D按顺时针作加速转动，另外同一转子上的活塞A和C作减速转动，同时活塞A、D间和B、C间开始压缩，并通过排气孔14、19排气，活塞D、C间和A、B间容积扩大并通过进气孔16、17进气；当各活塞运行至如图24时，活塞A和C最慢，B和D最快，此时活塞A和C开始加速，B和D开始减速，此时各齿轮的状况如图28所示；当活塞运行至如图30时，活塞A、D间和B、C间完成一次压缩排气，A、B间和D、C间完成一次进气；这样，当活塞每旋转一周时，如图33所示，各活塞再转至同一位置时，每两个活塞间做两次做功循环，四个活塞共做八个做工循环。

除以上设置外，它还包括有动力输入系统，润滑系统、冷却系统、调节系统、回路系统、过滤系统……；这些都与现有往复式空气压缩机和液体压缩泵相同。

Claims (8)

1.一种旋转式活塞泵，包括有动力输入系统，润滑系统、冷却系统、调节控制系统，回路系统、过滤系统、还包括两个非圆齿轮和两个偏心齿轮；其特征是：它包括由两个内截面为矩形的环形缸体(36、37)组成一套截面为矩形的环形缸体，在缸体内设置有液体流入孔(16、17)，并通过通道(9)与液体流入口(15)相通；还设置有液体排出孔(14、19)，并通过通道(4)和液体排出口(18)相通；四个截面是矩形的活塞(29)分别固定在两个转子(11、12)的两端上，第一转子轴(6)是中空的，套在第二转子轴(7)上并和转子(11)装配在一起，第二转子轴(7)与转子(12)装在一起，两个非圆齿轮和两个偏心齿轮安装在同一侧齿轮箱里。

2.一种根据权利要求1所述的旋转式活塞泵，其特征在于：用两个内截面为半圆形的环形缸体(2、3)替代两个内截面为矩形的环形缸体(36、37)，组成一套截面为圆形的环形缸体，与其配套的四个活塞(13)的截面是圆形的。

3.一种根据权利要求1所述的旋转式活塞泵，其特征在于：将两个非圆齿轮和两个偏心齿轮分别安装在缸体的两边，两根转子轴分别装配在两个转子上，并分别与缸体两边的非圆齿轮配装一起；用此技术方案替代权利要求1所述的两个非圆齿轮和两个偏心齿轮安装在同一侧齿轮箱里的技术方案。

4.如权利要求1或2或3所述的旋转式活塞泵，其特征在于：用作气体压缩泵时，活塞的弧长是依据两个非圆齿轮的最小夹角(28)的角度和环形缸体的周径为参数来确定的；作用于液体用泵时，活塞弧长的角度小于两个非圆齿轮的最小夹角(28)的角度。

5.如权利要求2或3所述的旋转式活塞泵，其特征在于：转子上设置有密封块槽(24)，密封块槽里面装有密封块(27)。

6.如权利要求1或2或3所述的旋转式活塞泵，其特征在于：用作液体泵时，液体流入孔和液体排出孔的弧长均大于活塞的弧长；用作气体泵时，进、排气孔的弧长等于或者小于活塞的弧长。

7.如权利要求2或3所述的旋转式活塞泵，其特征在于：在缸体上设置有专供活塞环润滑的油道(31)，油道(31)用多孔材料(32)进行封闭。

8.如权利要求2或3所述的旋转式活塞泵，其特征在于：该活塞上配套的活塞环(20)上有一定距离的缺口(21)，缺口(21)的距离是依据两个转子合起来的厚度确定的。