CN105443159A - 正反转可调的转动装置及发动机、流体马达、压缩机和泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种正反转可调的转动装置。该转动装置通过对称设计的“八”字型双旋阀片进排气结构，只要简单变换进排气方向，就可以实现转动装置的正向和反向旋转，从而扩展了转动装置的应用范围。在此基础上，还提供了正反转可调的发动机、流体马达、压缩机和泵。

Description

正反转可调的转动装置及发动机、流体马达、压缩机和泵

技术领域

本发明涉及机械行业流体机械技术领域，尤其涉及一种正反转可调的转动装置及发动机、流体马达、压缩机和泵。

背景技术

将机械能与流体压力能进行相互转换的能量转换装置有很多，例如发动机、流体马达、压缩机以及泵等。在发动机领域里，主要有往复活塞式四冲程发动机、三角转子发动机、燃气轮机等机械结构。在流体马达领域里，主要有活塞式、叶片式、齿轮式等机械构造。在压缩机和泵领域里，主要有柱塞式、叶片式、齿轮式、螺杆式和涡旋式等机械结构。

本发明的申请人于2010年6月提出了一种星旋式转动装置(专利申请号：201010196950.8)。如图1所示，该星旋式转动装置包括：含圆筒空腔的缸体和由缸体两侧的缸体密封端盖支撑的主轴，中心太阳轮滚筒套设于主轴上；中心太阳轮滚筒的外圆筒面及缸体的内圆筒面构成环形活塞空间；环形活塞空间可通过第一组通孔与流体进/出口相连通，可通过第二组通孔与流体出/进口相连通；行星活塞轮以滚动方式置于环形活塞空间内，其伸出环形活塞空间外的两端通过一连接件连接到主轴上；行星活塞轮为圆柱滚轮；隔离结构位于环形活塞空间内，第一组通孔和第二组通孔之间，用于将环形活塞空间隔离为两个容积可变工作空间；行星活塞轮，在两个容积可变工作空间的流体压力差的作用下沿环形活塞空间内运动。该星旋式转动装置将流体机械中的滑动摩擦转换为滚动摩擦，极大的提高了能量转换的效率。

本申请的申请人还与2013年4月提出了一种转动装置(专利申请号：201310127518.7)。如图2所示，该转动装置包括：缸体，呈圆筒形；前/后密封端盖，与缸体共同构成一圆筒形内腔；主轴200，由缸体和/或前/后密封端盖可转动地支撑，其中心轴线与圆筒形内腔的中心轴线重合；偏心转子组件300，套设于主轴位于圆筒形内腔的部分，通过在圆筒形内腔中做旋转运动形成轴向延伸的月牙形密封工作空间；隔离组件，其前端与转子组件相密封，从而将轴向延伸的密封工作空间分隔为相互独立的第一容积可变腔室和第二容积可变腔室。

其中，缸体主体上对应气缸头的位置开设有有一轴向延伸的、朝向圆筒形内腔敞开的容放凹槽。隔离组件为旋阀式隔离机构400。该旋阀式隔离机构400包括：旋阀片411和旋阀片复位机构412。该旋阀片411配装在该容放凹槽内并由该容放凹槽可转动地支撑，并在预定的角度范围内摆动。当偏心转子组件的转动至上部位置时，旋阀片411被压入该容放凹槽内，呈压入状态。当偏心转子组件转动至下部位置时，旋阀片摆动至其最大位置，呈伸出状态。该旋阀片411在旋阀片复位机构412的作用下，末端始终压住滚动活塞轮的外表面，从而将月牙形密封工作空间分隔为相互独立的第一容积可变腔室和第二容积可变腔室。

然而，上述转动装置中旋阀片只能朝向一个方向摆动，这对大部分的应用场合已经足够。但是，对于一些特殊应用场合，例如：(1)起重机的卷扬筒，为了把吊装在钢丝绳上的重物提升或降下，就需要把固定在卷扬筒上的吊装钢丝绳卷起或放松；(2)把塑料注射成型的注塑机，在注射成型时，转动装置也必须能够正反转，以实现注射缸活塞的往复运动，转动装置既需要正向旋转，也需要反向转动，采用上述单旋阀片式隔离组件的转动装置将不能使用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种正反转可调的转动装置及发动机、流体马达、压缩机和泵。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种正反转可调的转动装置。该正反转可调的转动装置包括：缸体及其前/后密封端盖，共同构成一圆筒形内腔，其中，缸体内侧对应流体进口和流体出口的位置分别开设容放凹槽，两容放凹槽沿轴向延伸、并朝向内侧敞开，两者的纵剖面呈“八”字型；主轴及偏心转子组件，其中，偏心转子组件套设于主轴位于圆筒形内腔的部分，并沿该圆筒形内腔的内圆筒面滚动，该内圆筒面与偏心转子组件的外圆柱面之间形成轴向延伸的月牙形密封工作空间；以及隔离组件，包括左旋阀机构和右旋阀机构，其中，该左旋阀机构和右旋阀机构中的每一旋阀机构包括：旋阀片，配装于其中之一的容放凹槽内，与容放凹槽的形状相匹配，其顶部由该容放凹槽内侧顶部可转动地支撑；以及复位件，压设于旋阀片的上方，用于在偏心转子组件于圆筒形内腔滚动过程中，使旋阀片始终密封压设于偏心转子组件的上方；其中，当旋阀片完全位于容放凹槽内时，其将该容放凹槽所在位置的流体进口或流体出口封住；当旋阀片由容放凹槽内旋出时，该容放凹槽所在位置的流体进口或流体出口打开，左旋阀机构和右旋阀机构的旋阀片共同将所述月牙形密封工作空间分隔为两相互独立的工作空间。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种转动装置组。该转动装置组包括N台上述的转动装置，该N台转动装置共用同一根主轴，且至少两台转动装置的相位彼此错开，其中，N≥2。

根据本发明的再一个方面，还提供了一种正反转可调的流体马达。该正反转可调的流体马达包括上述的转动装置，其中，该转动装置的流体进口为高压流体进口，流体出口为低压流体排出口。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种正反转可调的发动机。该正反转可调的发动机包括上的转动装置，其中，该转动装置的流体进口连接至燃烧室，流体出口为废气排出口。

根据本发明的又一方面，还提供了一种正反转可调的压缩机。该正反转可调的压缩机包括上述的转动装置，其中，该转动装置的流体进口为低压压缩介质输入口，流体出口为高压压缩介质输出口。

根据本发明的又一方面，还提供了一种正反转可调的泵。该正反转可调的泵包括上述的转动装置，其中，该转动装置的流体进口为流体进口，流体出口为流体排出口。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明正反转可调的转动装置及发动机、流体马达、压缩机和泵具有以下有益效果：

(1)利用旋阀片的特殊化摆动密封构造，在发挥旋阀片的缸体容积隔离作用的同时，使之成为可靠的气路定时开闭阀门；

(2)通过对称设计的“八”字型双旋阀片进排气结构，只要简单变换进排气方向，就可以实现装置的正反旋转，从而极大的扩展了偏心转子式转动装置的应用范围。

附图说明

图1为现有技术1采用旋阀片的星旋式转动装置的剖面示意图；

图2为现有技术2采用旋阀片的偏心转子式转动装置的剖面示意图；

图3为根据本发明第一实施例正反转可调转动装置的纵向剖视图；

图4为图3所示正反转可调转动装置中容放凹槽与隔离组件部分的放大图；

图5为根据本发明另一实施例转动装置中，在容放凹槽与旋阀片末端的密封啮合部设置减磨密封件的示意图；

图6为根据本发明另一实施例转动装置中，在旋阀片末端与偏心转子组件的摩擦部位设置的摆动密封滑头的示意图；

图7A和图7B为图6所示旋阀片分别在压入状态和伸出状态的示意图；

图8为根据本发明实施例正反转可调的流体马达在反转情况下工作过程的示意图；

图9为根据本发明实施例正反转可调的流体马达在正转情况下工作过程的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。以下首先对本发明涉及的各个部件进行编号如下：

100-缸体；

200-主轴；

300-偏心转子组件；

400-隔离组件；

410-左旋阀机构；

411-旋阀片；

411a-连接部；411b-旋阀片本体；

411c-耐磨材料层；411c′-减磨密封件；

411d-密封滚柱；411e-摆动密封滑头；

411e′-流体静压轴承压力腔；411e"-压缩气液通路；

412-复位件；

420-右旋阀机构；

421-旋阀片；

422-复位件。

本发明采用呈“八”字型对称设计的两个旋阀片，分别抵接密封于偏心转子组件的表面，从而实现了偏心转子组件在圆筒型内腔中的正反转，提高了偏心转子式转动装置的适用范围。

一、转动装置实施例

在本发明的第一个实施例中，提供了一种正反转可调的转动装置。图3为根据本发明第一实施例正反转可调转动装置的纵向剖视图。请参照图3所示，本实施例正反转可调转动装置包括：缸体100及其前/后密封端盖，共同构成一圆筒形内腔，其中，缸体内侧对应流体进口和流体出口的位置分别开设容放凹槽，两容放凹槽沿轴向延伸、并朝向内侧敞开，两者的纵剖面呈“八”字型，顶部隔开预设距离；主轴200及偏心转子组件300，其中，主轴由前/后密封端盖可转动地支撑，其中心轴线与圆筒形内腔的中心轴线重合，偏心转子组件套设于主轴位于圆筒形内腔的部分，并沿圆筒形内腔的内圆筒面滚动，圆筒形内腔的内圆筒面与偏心转子的外圆柱面之间形成轴向延伸的月牙形密封工作空间；隔离组件400，包括左旋阀机构410和右旋阀机构420，其中，每一旋阀机构包括：旋阀片411，配装于所述两容放凹槽中的一个，与容放凹槽的形状相匹配，其顶部由容放凹槽的内侧顶部可转动地支撑，当该旋阀片411完全位于容放凹槽内时，其将该容放凹槽所在位置的流体进口或流体出口封住；复位件412，压设于旋阀片411的上方，用于在偏心转子组件于圆筒形内腔滚动过程中，使旋阀片始终密封搭于偏心转子组件300的上方。

本实施例中，通过对称设计的双旋阀片进排气结构，只要用手动、电动或机械方式，简单变换进排气方向，就可以实现转动装置的正向和反向旋转，从而极大的扩展了转动装置的应用范围。

以下分别对本实施例转动装置的各个组成部分进行详细说明。

本实施例中的缸体100、前/后密封端盖、主轴200、偏心转子组件300已经在本申请的申请人的前期若干个专利申请(申请号：201310127518.7；201310030773.X等)中进行了详细说明，此处不再对其进行重复说明。

图4为图3所示正反转可调转动装置中容放凹槽与隔离组件部分的放大图。如图3和图4所示，两容放凹槽的其中之一与流体进口相连通，其中另一与流体出口相连通。对于不同的流体机械-流体马达、压缩机、泵和发动机，而言，该流体进口和流体出口分别对应不同的口，这些将在下文中进行详细阐述。

两容放凹槽沿缸体100的轴向延伸，两者的纵剖面呈“八”字型。第一容放凹槽和第二容放凹槽左右对称设置，两者顶部的内侧隔开预设距离。容放凹槽的深度、长度等参数与旋阀片的厚度、长度等参数有关。在旋阀片被压入容放凹槽内后，缸体的内圆筒面保持完整，偏心转子组件可以顺利通过内圆筒面的这一部分。

需要说明的是，该两容放凹槽的位置与气缸头(包含流体进口和流体出口的部件)的位置相关，本实施例中，气缸头位于缸体的顶部，因此，该容放凹槽也设置于缸体内侧的上部。而在本发明中，气缸头可以设置于缸体圆周内侧的任意位置，因此容放凹槽也应当设置于气缸头在缸体内侧的相应位置，其整体上呈现以缸体中心轴线为轴旋转一定角度的“八”字型，而不局限于图3和图4所示的正“八”字型。

本实施例中，隔离组件400，包括左旋阀机构410和右旋阀机构420。其中，左旋阀机构410包括：左旋阀片411和相应复位件412；右旋阀机构420包括：右旋阀片421和相应复位件422。

由于左旋阀机构410和右旋阀机构420为相同的旋阀机构，其构造和安装方式均相同。因此下文中以左旋阀机构为例进行说明。

在左旋阀机构410中，旋阀片配装于容放凹槽内，并由容放凹槽顶部内侧可转动地支撑，在相应复位件的作用下，该旋阀片始终密封压设于偏心转子组件的上方。左旋阀机构410和右旋阀机构420的旋阀片共同将月牙形密封工作空间分隔为两相互独立的工作空间。

请参照图4，容放凹槽的顶部设置具有圆弧缺口的滑动圆柱孔。该旋阀片包括：连接部411a，为一支撑圆柱，其插入容放凹槽顶部的滑动圆柱孔内，由该滑动圆柱孔包覆制约定位；旋阀片本体411b，位于容放凹槽内，以连接部411a为轴，在圆弧缺口和容放凹槽所限定的角度范围内摆动。

连接部411a的高度应比缸体高度H稍矮，单边间隙在0.01mm左右为佳，运动灵活且无泄漏，且连接部411a与滑动圆柱孔的配合面应采取润滑措施，如加润滑剂，或者连接部411a的表面镀聚四氟乙烯(PTFE)。聚四氟乙烯(PTFE)在塑料中它有最佳的老化寿命，同时是固体材料中摩擦系数最低的材料。

在本发明的其他优选实施例中，还可以采用另外一种形式的旋阀片。该旋阀片包括：旋阀片芯轴，其固定于容放凹槽顶部的两端，与主轴轴向中心线平行设置；旋阀片本体，配装于容放凹槽内，其顶部由旋阀片芯轴可转动地支撑，以旋阀片芯轴为轴，在容放凹槽所限定的角度范围内摆动。

与采用芯轴结构的旋阀片相比，本实施例滚动圆柱式旋阀片无需在缸盖开设芯轴定位孔，从而改善了加工容易度。此外，还具有装配简单，精度提高和成本降低等优点。

为了避免旋阀片漏气，导致进气口(或出气口)与缸体内部相连通，旋阀片需要与容放凹槽紧密配合。而如果不采取任何措施的话，该紧密配合会导致旋阀片在进/出容放凹槽的过程中，与容放凹槽的顶部产生严重的摩擦，一方面影响了效率，另一方面给整台转动装置的可靠性埋下隐患。

本实施例中，如图4所示，在相互摩擦的旋阀片末端部位和容放凹槽末端部位制备耐磨材料层411c。该耐磨材料层411c的材料可以为氟橡胶、PEEK(聚醚醚酮)、青铜等材料。该耐磨材料层可以显著降低旋阀片与容放凹槽之间的摩擦，提高效率和可靠性，并且实现成本较低。

然而，在高速运转的转动装置中，单纯制备耐磨材料层将不能满足需要。在本发明的另一个优选实施例中，如图5所示，在相互摩擦的旋阀片末端部位和容放凹槽末端部位设置减磨密封件411c′。该减磨密封件411c′呈圆柱形，其材料同样为氟橡胶、PEEK(聚醚醚酮)、青铜材料，其通过芯轴安装于容放凹槽与旋阀片末端密封啮合的部位，适用于转动装置高速运行的场景，其减磨密封效果强于本实施例中的减磨密封层，但其实现成本较高，并且对安装精度的要求也较高。

以上介绍的是旋阀片与容放凹槽之间摩擦的处理方式。除此之外，由于旋阀片始终压于偏心转子组件的上方，而偏心转子组件处于不断的旋转运动中，旋阀片和偏心转子组件之间存在相对运动，因此，有必要对旋阀片进行减磨密封处理。

本实施例中，在旋阀片本体末端开设具有开口的滑动圆柱孔。旋阀片包括：密封滚柱411d，其可转动地包覆制约定位于旋阀片本体末端的滑动圆柱孔内。旋阀片压于偏心转子组件的上表面，其实是密封滚柱压于偏心转子组件的表面，且可以在偏心转子组件的表面滚动，从而以滚动代替滑动，减小旋阀片和偏心转子组件的磨损。

本发明中，还可以采用其他的方式来减小旋阀片和偏心转子组件的摩擦，以下再给出两种典型的实现方式。

在本发明的另一个优选实施例中，旋阀片整体上采用减磨材料制成，或者是在其表面镀减磨材料。该减磨材料可以为SiN陶瓷，聚四氟乙烯、青铜合金等。在实际运行中，旋阀片头部和滚动活塞轮的接触面不但会自然跑合密封，而且可自动随旋阀片的摆动幅度变大，摩擦损耗量得到补偿。

在本发明的再一个优选实施例中，在旋阀片本体末端开设具有开口的滑动圆柱孔。如图6所示，旋阀片411还包括：摆动密封滑头411e。该摆动密封滑头411e的头部呈圆柱形，可摆动地包覆制约定位于旋阀片本体端部的滑动圆柱孔内。摆动密封滑头411e与偏心转子组件300的接触面为贴紧偏心转子组件滑动的密封圆弧面。

由于摆动密封滑头411e底面和偏心转子组件300外圆柱面的表面之间的相对运动速度较大，因此，摆动密封滑头的减磨设计，必须严格按照磨擦学(Tribology)的减磨要求，选定适当的润滑方法，参考相近功能要求的轴瓦形式进行。摆动密封滑头411e在材料上可选用适当的金属材料如锡青铜、鈹青铜、锡磷青铜等，也可用纤维强化热硬化聚酚醛、聚四氟乙烯等工程塑料。优选地，在摆动密封滑头411底面和行星活塞滚轮外圆柱面的表面镀上一层聚四氟乙烯塑料，可以减少磨擦。

在摆动密封滑头411e的圆弧面状底面上开有浅浅的流体静压轴承压力腔411e′，其深度介于0.1mm至2mm之间。在该转子式压缩机运行的过程中，流体静压轴承压力腔411e′中分布的气液流体起到类似润滑油的作用，从而极大地减小了摆动密封滑头411e′和偏心转子组件300外圆柱面之间的摩擦。

此外，如图6所示，在旋阀片密封滑头411的头部设置压缩气液通路411e″，该压缩气液通路411e″可以保证即使在旋阀片即将进入容放凹槽内的瞬间，流体仍然可以通过其顺利进入圆筒形内腔。

图7A和图7B为图6所示旋阀片分别在压入状态和伸出状态的示意图。请参照图6及图7、图7B，图7A所示为滚动活塞轮旋转到缸体最高位时的情况。此时，旋阀片本体和镶在旋阀片本体头部的摆动密封滑头411e一起缩回了缸体凹槽内。图7B所示为滚动活塞轮滚轮旋转到缸体最低位时的情况，此时旋阀片本体和镶在旋阀片头部的摆动密封滑头411e在阀片复位销钉的推力下，从缸体凹槽内沿逆时针方向旋出，摆动密封滑头411e始终压在行星活塞滚轮外圆柱面上。这种摆动密封滑头底面和行星活塞滚轮外圆柱面的圆弧面状密封效果较好。并且，由于有较大的密封面积，可以最大限度的分散载荷压力。

对于该左旋阀片和右旋阀片中的任一个而言，其始终受到相应复位件朝向偏心转子组件的压力，在该压力的作用下，旋阀片始终处于压设于偏心转子组件外圆柱面的状态下。然而，在输入流体压力或主轴旋转的作用下，旋阀片具有两种状态，压入状态和打开状态：

(1)在压入状态下，旋阀片被压入相应的容放凹槽内；

(2)在打开状态下，旋阀片从容放凹槽内旋出，压于偏心转子组件的外圆柱面。

同样，本实施例中，两复位件的结构和安装方式也相同，此处仅对其中之一进行说明。

本实施例中，如图3所示，复位件为弹簧加压销钉，该弹簧加压销钉的固定端倾斜固定于缸体，其头部自由端朝向偏心转子组件的方向顶住旋阀片本体，实现旋阀片的复位密封。优选地，该弹簧加压销钉朝向的中心轴线与压入容放凹槽内旋阀片的垂线之间的夹角a介于10°至20°之间，优选为13°。该复位销钉421与旋阀片的接触点为：自旋阀片压住滚动活塞轮一端开始，旋阀片长度的1/5至1/2处，优选地为2/5处。

本实施例中，通过旋阀片复位销钉往复运动，把复位压力传至旋阀片头部，从而提升了转子式压缩机中复位弹簧和旋阀片的使用寿命和可靠性。这样的设计，扩展了旋阀片复位件的设计空间，实现最小滑动磨擦力下的长寿命可靠密封。

在本发明的其他实施例中，该复位件采用氮气弹簧加压销钉来代替普通弹簧加压销钉。该氮气弹簧加压销钉的自由端顶住旋阀片往偏心转子组件外圆柱表面复位密封。氮气弹簧有密封好，力量大，寿命长的特点，作为标准件，一旦损坏也容易更换。

当然，除了弹簧加压销钉之外，还可以采用如申请人递交专利申请(201110065260.3)中所提到的对旋阀片进行复位的机械复位件。然而，由于本发明涉及两个旋阀片，并且该两个旋阀片的开闭满足一定的相位关系，采用机械复位件对相位关系的控制需要非常精密。因此，虽然本发明可以采用此类机械复位件，但并不推荐。此外，本发明还可以采用具有传感器的复位件，此处不再详细描述。

需要说明的是，本实施例中，从简化制备工艺和节约成本的角度出发，两容放凹槽和两旋阀片的形状和尺寸完全相同且左右对称，但本发明并不以此为限。本领域技术人员可以合理设计容放凹槽和旋阀片的形状和尺寸，例如，其中之一的旋阀片的宽度大于另一旋阀片的宽度，或者其中之一旋阀片张开的角度大于另一旋阀片张开的角度等等，均应仍属于本发明的保护范围。

至此，已结合附图对本实施例正反转可调的转动装置进行了详细说明。以下将结合具体应用来对本发明进一步说明。

二、流体马达实施例

在本发明的第二个示例性实施例中，还提供了一种正反转可调的流体马达。该流体马达包括第一实施例中的转动装置，并且其流体进口为高压进气口，其出口为低压排气口。

1、反转状态下的流体马达

图8为根据本发明实施例正反转可调的流体马达在反转情况下工作过程的示意图。请参照图8，在逆时针旋转的工况下，转动装置的左侧缸体通孔为高压进气口，右侧缸体通孔为低压排气口，本实施例正反转可调的流体马达的工作过程包括：

(1)偏心转子组件位于圆筒形内腔的最底部，第一旋阀片411打开，高压流体由进气口进入左侧的容积可变空间，推动偏心转子逆时针转动做功，带动主轴200转动；同时，第二旋阀片421打开，右侧的容积可变空间内的流体做功后由排气口排出，如图8中(a)所示；

(2)偏心转子组件转动至气缸头位置，即第一旋阀片和第二旋阀片所在的位置，第二旋阀片421进入排气密封点，第一旋阀片411打开的角度也慢慢变小，进入容积可变空间内的流体慢慢变少，如图8中(b)所示；

(3)第一旋阀片411和第二旋阀片421完全进入容放凹槽内，第一旋阀片和第二旋阀片同时处于密封点位置，防止气路泄露，由第一旋阀片411进入的流体推动偏心转子组件向前继续逆时针转动，如图8中(c)所示；

(4)偏心转子继续逆时针转动，第二旋阀片421缓慢打开，小部分做功完毕的流体从排气口排出，同时第一旋阀片411也从密封点位置打开，小部分的高压流体进入由缸体内壁、第一旋阀片和偏心转子组件围成的第一区域，如图8中(d)所示；

(5)偏心转子组件继续逆时针转动，第一旋阀片411逐渐打开进气，同时，第二旋阀片421也逐渐打开，做功完毕的流体从排气口排出，如图8中(e)所示；

(6)偏心转子组件继续逆时针转动，重新回到图8中(a)所示的状态。

2、正转状态下的流体马达

图9为根据本发明实施例正反转可调的流体马达在正转情况下工作过程的示意图。在顺时针旋转的工况下，转动装置的右侧缸体通孔为高压进气口，左侧缸体通孔为低压排气口，本实施例正反转可调的流体马达的工作过程包括：

(1)第一旋阀片411和第二旋阀片421同处密封点位置，没有流体进入和流体排出，如图9中(a)所示；

(2)第二旋阀片421准备从进口密封点离开，第一旋阀片411准备从排气密封点离开，如图9中(b)所示；

(3)第二旋阀片421从进口密封点离开，流体从进气口进入，如图9中(c)所示；

(4)从进气口进入的流体推动偏心转子组件在圆筒形内腔内顺时针滚动，如图9中(d)所示；

(5)第二旋阀片421保持打开，流体继续从进气口进入，第一旋阀片411处于密封点位置，停止排气，如图9中(e)所示；

(6)偏心转子组件继续逆时针转动，重新回到图9中(a)所示的状态。

至此，已结合附图对本实施例正反转可调的流体马达进行了详细说明。

三、压缩机实施例

在本发明的第三个示例性实施例中，还提供了一种正反转可调的压缩机。该压缩机应用第一实施例中的转动装置，并且其流体进口为低压压缩介质输入口，其出口为压缩后的高压压缩介质输出口。

关于本实施例正反转可调的压缩机的工作流程，本领域技术人员基于自身的专业知识以及上述对正反转可调流体马达的实施例的说明应当很容易想到，此处不再详细描述。

四、泵实施例

在本发明的第四个示例性实施例中，还提供了一种正反转可调的泵。该泵应用第一实施例中的转动装置，并且其流体进口为流体进口，其出口为流体排出口。

关于本实施例正反转可调的泵的工作流程，本领域技术人员基于自身的专业知识以及上述对正反转可调流体马达的实施例的说明应当很容易想到，此处不再详细描述。

五、发动机实施例

在本发明的第五个示例性实施例中，还提供了一种正反转可调的发动机。该发动机应用第一实施例中的转动装置，并且其流体进口为燃烧室，其出口为废气排出口。

关于本实施例正反转可调的发动机的工作流程，本领域技术人员基于自身的专业知识以及上述对正反转可调流体马达的实施例的说明应当很容易想到，此处不再详细描述。

六、转动装置组

在本发明的第六个示例性实施例中，还提供了一种包括N台转动装置的转动装置组，其中，N台转动装置共用同一根主轴或N台转动装置的主轴通过连轴器连接。

以下为了清楚地说明该转动装置组，结合具体应用场景，由利用该转动装置组的流体马达为例进行说明。

在实施例二所述流体马达运转过程中，由于在上一周期低压气体排出周期冲程开始至本周期高压气体做功开始之间的时间段，偏心转子组件是没有动力的，在这种情况下，如果没有外来的力来推动它，势必会导致其在隔离组件处停止转动，出现死点。死点的出现极大的影响了转动装置的正常使用。此外，实施例二所述的流体马达在输出扭矩时，不可避免的会出现输出扭矩不平稳的情况。

在本实施例中，N台转动装置中至少两台转动装置的相位角θ相互错开的角度大于临界区间角θ₁，其中：转动装置的相位角θ是指：自本周期的高压流体做功冲程开始，偏心转子组件在圆筒形内腔中所滚动的角度；临界区间角θ₁是指：从上一周期的低压流体排出冲程开始至本周期的高压流体做功冲程开始之间，偏心转子组件在圆筒形内腔中所需滚动的角度。其中，该θ₁的取值一般介于20°～40°之间。N取大于2的整数，例如：2、3、4、5、6等等。

在本发明优选地实施例中，N台转动装置中相位相邻的两台转动装置的相位角θ相互错开的角度为360/N。例如：(1)以包含2台转动装置的流体马达为例，两转动装置的相位角θ相互错开180°；(2)以包含3台转动装置的流体马达为例，3台转动装置的相位角θ在某一时刻为：0°、120°、240°。

本实施例通过相位错开的转动装置，克服了流体马达的死点问题，并且使流体马达输出的扭矩更加平稳。

需要说明的是，虽然上文以流体马达为例来说明该转动装置组，但发动机、压缩机和泵同样可以应用上述包含N台转动装置的转动装置组(N≥2)，其中：

(1)对于发动机而言，转动装置的相位角θ是指：自本周期的油气混合物爆炸膨胀做功冲程开始，偏心转子组件在圆筒形内腔中所滚动的角度；临界区间角θ₁是指：从上一周期的爆炸废气排出冲程开始至本周期的油气混合物爆炸膨胀做功冲程开始之间，偏心转子组件在圆筒形内腔中所需滚动的角度；

同样，通过相位错开的转动装置，克服了发动机的死点问题，并且使发动机输出的扭矩更加平稳。

(2)对于压缩机而言，N台转动装置的相位角θ相互错开即可，此时，转动装置的相位角定义为：自低压流体进口关闭开始，偏心转子组件在圆筒形内腔内滚动的角度；

在优选的实施例中，N台转动装置中相位相邻的两台转动装置的相位角θ相互错开的角度为360/N，从而使压缩机的运行更加平稳；

(3)对于泵而言，与上述压缩机的情况类似，N台转动装置的相位角相互错开即可。此时，转动装置的相位角定义为：自流体进口关闭开始，偏心转子组件在圆筒形内腔内滚动的角度；

在优选的实施例中，N台转动装置中相位相邻的两台转动装置的相位角θ相互错开的角度为360/N，从而使泵的运行更加平稳，输出流体的量也更加均匀；

以上是对本实施例转动装置组工作过程的介绍。

至此，已经结合附图对本发明六个实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明正反转可调的转动装置及发动机、流体马达、压缩机和泵有了清楚的认识。

此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)为了保证旋阀片与偏心转子之间的密封和放置过度磨损，还可以采用上述实施例中提及方法之外的其他方法，例如油润滑密封等等方式，只要保证旋阀片与偏心转子之间不漏气且满足可靠性要求即可；

(2)除了机械式复位件和弹簧加压销钉式复位件之外，本发明还可以采用其他形式的复位件，例如光电形式的旋阀片复位件，只要其能够保证旋阀片末端始终压设于偏心转子组件表面即可，此外，两旋阀片的复位件可以相同，也可以不同。

综上所述，本发明提供一种正反转可调的转动装置。该转动装置采用一种独特的“八”字型旋阀片组，能够同时满足正反转的需要。在此基础上，实现了正反转可调的流体马达、压缩机和泵。同时为了避免转动装置的死点问题，还提出了一种转动装置组。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种正反转可调的转动装置，其特征在于，包括：

缸体(100)及其前/后密封端盖，共同构成一圆筒形内腔，其中，缸体内侧对应流体进口和流体出口的位置分别开设容放凹槽，两容放凹槽沿轴向延伸、并朝向内侧敞开，两者的纵剖面呈“八”字型；

主轴(200)及偏心转子组件(300)，其中，所述偏心转子组件(300)套设于所述主轴(200)位于所述圆筒形内腔的部分，并沿该圆筒形内腔的内圆筒面滚动，该内圆筒面与偏心转子组件(300)的外圆柱面之间形成轴向延伸的月牙形密封工作空间；以及

隔离组件(400)，包括左旋阀机构(410)和右旋阀机构(420)，其中，该左旋阀机构(410)和右旋阀机构(420)中的每一旋阀机构包括：

旋阀片(411)，配装于其中之一的容放凹槽内，与该容放凹槽的形状相匹配，其顶部由该容放凹槽内侧顶部可转动地支撑；以及

复位件(412)，压设于所述旋阀片(411)的上方，用于在所述偏心转子组件于所述圆筒形内腔滚动过程中，使所述旋阀片(411)始终密封压设于所述偏心转子组件(300)的上方；

其中，当所述旋阀片(411)完全位于容放凹槽内时，其将该容放凹槽所在位置的流体进口或流体出口封住；当所述旋阀片(411)由容放凹槽内旋出时，该容放凹槽所在位置的流体进口或流体出口打开；所述左旋阀机构(410)和右旋阀机构(420)的旋阀片共同将所述月牙形密封工作空间分隔为两相互独立的工作空间。

2.根据权利要求1所述的转动装置，其特征在于，所述两容放凹槽左右对称设置，两者内侧的顶部隔开预设距离。

3.根据权利要求1所述的转动装置，其特征在于：

所述两容放凹槽位于缸体内侧的正上方，两者呈正“八”字型设置；或

所述两容放凹槽位于缸体内侧圆周的预设位置，两者呈以缸体中心轴线为轴旋转一定角度的“八”字型设置。

4.根据权利要求1所述的转动装置，其特征在于，所述容放凹槽的顶部开设有具有圆弧缺口的滑动圆柱孔，该容放凹槽对应的旋阀片(411)包括：

连接部(411a)，为一支撑圆柱，其插入容放凹槽顶部的滑动圆柱孔内，由该滑动圆柱孔包覆制约定位；

旋阀片本体(411b)，位于所述容放凹槽内，以所述连接部(411a)为轴，在所述圆弧缺口和容放凹槽所限定的角度范围内摆动。

5.根据权利要求1所述的转动装置，其特征在于，所述旋阀片(411)包括：

旋阀片芯轴，固定于相应容放凹槽顶部的两端；

旋阀片本体，配装于所述容放凹槽内，其顶部由该旋阀片芯轴可转动地支撑，以该旋阀片芯轴为轴，在所述容放凹槽限定的角度范围内摆动。

6.根据权利要求1所述的转动装置，其特征在于，相互摩擦的旋阀片末端部位与容放凹槽末端部分具有耐磨材料层。

7.根据权利要求6所述的转动装置，其特征在于，所述耐磨材料层的材料为氟橡胶、聚醚醚酮或青铜。

8.根据权利要求1所述的转动装置，其特征在于，相互摩擦的旋阀片末端部位和容放凹槽末端部位处设置减磨密封件(411c′)；

该减磨密封件(411c′)呈圆柱形，其通过芯轴安装于与旋阀片末端密封啮合的容放凹槽相应部位。

9.根据权利要求1所述的转动装置，其特征在于，所述旋阀片末端开设具有开口的滑动圆柱孔；

所述旋阀片(411)还包括：密封滚柱(411d)，其可转动地包覆制约定位于所述滑动圆柱孔内，压设于所述偏心转子组件(300)的表面，并在该偏心转子组件(300)的表面滚动。

10.根据权利要求1所述的转动装置，其特征在于，所述旋阀片末端开设具有开口的滑动圆柱孔；

所述旋阀片(411)还包括：摆动密封滑头(411e)，其头部呈圆柱形，可摆动地包覆制约定位于旋阀片末端的滑动圆柱孔内，其与所述偏心转子组件(300)的接触面为贴紧偏心转子组件滑动的密封圆弧面。

11.根据权利要求1所述的转动装置，其特征在于，所述复位件(412)为弹簧加压销钉；

该弹簧加压销钉的固定端倾斜固定于缸体(100)上，其头部自由端朝向偏心转子组件(300)的方向顶住旋阀片，实现旋阀片的复位密封。

12.根据权利要求11所述的转动装置，其特征在于，所述弹簧加压销钉为氮气弹簧加压销钉。

13.一种转动装置组，其特征在于，包括：N台权利要求1至12中任一项所述的转动装置；

其中，该N台转动装置共用同一根主轴或者N台转动装置的主轴通过连轴器连接，且至少两台转动装置的相位彼此错开，其中，N≥2。

14.根据权利要求13所述的转动装置组，其特征在于，N台转动装置中相位相邻的两台转动装置的相位角θ相互错开的角度为360/N。

15.一种正反转可调的流体马达，其特征在于，包括：至少一个权利要求1至10中任一项所述的转动装置；

其中，该转动装置的流体进口为高压流体进口，流体出口为低压流体排出口。

16.根据权利要求15所述的流体马达，其特征在于，包括：N台所述的转动装置，该N台转动装置共用同一根主轴或N台转动装置的主轴通过连接器连接，其中，N≥2；

N台转动装置中至少两台转动装置的相位角θ相互错开的角度大于临界区间角θ₁，其中：转动装置的相位角θ是指：自本周期的高压流体做功冲程开始，偏心转子组件在圆筒形内腔中所滚动的角度；临界区间角θ₁是指：从上一周期的低压流体排出冲程开始至本周期的高压流体做功冲程开始之间，偏心转子组件在圆筒形内腔中所需滚动的角度。

17.根据权利要求15所述的流体马达，其特征在于，所述临界区间角θ₁介于20°～40°之间。

18.根据权利要求15所述的流体马达，其特征在于，N台转动装置中相位相邻的两台转动装置的相位角θ相互错开的角度为360/N。

19.一种正反转可调的发动机，其特征在于，包括：至少一个权利要求1至10中任一项所述的转动装置；

其中，该转动装置的流体进口连接至燃烧室，流体出口为废气排出口。

20.根据权利要求19所述的发动机，其特征在于，包括N台所述的转动装置，该N台转动装置共用同一根主轴或N台转动装置的主轴通过连接器连接，其中，N≥2；

N台转动装置中至少两台转动装置的相位角θ相互错开的角度大于临界区间角θ₁，其中：转动装置的相位角θ是指：自本周期的油气混合物爆炸膨胀做功冲程开始，偏心转子组件在圆筒形内腔中所滚动的角度；临界区间角θ₁是指：从上一周期的爆炸废气排出冲程开始至本周期的油气混合物爆炸膨胀做功冲程开始之间，偏心转子组件在圆筒形内腔中所需滚动的角度。

21.根据权利要求20所述的发动机，其特征在于，所述临界区间角θ₁介于20°～40°之间。

22.根据权利要求20所述的发动机，其特征在于，N台转动装置中相位相邻的两台转动装置的相位角θ相互错开的角度为360/N。

23.一种正反转可调的压缩机，其特征在于，包括：至少一个权利要求1至12中任一项所述的转动装置；

其中，该转动装置的流体进口为低压压缩介质输入口，流体出口为高压压缩介质输出口。

24.一种正反转可调的泵，其特征在于，包括：至少一个权利要求1至12中任一项所述的转动装置；

其中，该转动装置的流体进口为流体进口，流体出口为流体排出口。