CN105604781B - 液压叶片式机器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压叶片式机器(1)，具有定子(2)和转子(3)，所述转子(3)具有多个叶片(4)，所述的叶片中的每个能够在转子(3)的导向部(5)中径向移动，抵靠定子(2)的内圆周(6)，并且所述定子(2)和所述转子(3)的每个轴端的每个侧壁(7)连同所述转子(3)一起界定工作腔，该工作腔的容积在所述转子(3)相对于所述定子(2)旋转时发生改变。希望获得内圆周的设计的一定自由度。为此目的，每个叶片(4)在其径向内侧具有邻接表面(17)，所述邻接表面在径向外侧抵靠凸轮盘(15)。

Description

液压叶片式机器
技术领域
本发明涉及一种液压叶片式机器，具有定子并且具有包括多个叶片的转子，每个所述叶片在转子的引导件中能够径向移动，抵靠在定子的内圆周上，并且，定子和在转子的每个轴端的一个侧壁(在每种情况下)连同转子一起界定工作腔，该工作腔的容积在转子相对于定子旋转时发生改变。
背景技术
US6684847B1公开了一种所述类型的叶片式机器。叶片在两个轴端上装备有凸起，所述凸起每个在设置在定子中的槽中被引导。槽的轮廓决定了叶片的运动。
例如，可以使用所述类型的叶片式机器作为反渗透装置中的增压泵，然后作为水液压机。在到现在为止所用的细化例中，所述转子相对于所述定子的内圆周偏心安装。然后，在旋转一周过程中，在转子的表面上的点接近内圆周一次，直到达到最小间隔，然后再次远离内圆周，直到达到最大间隔。如果叶片式机器用作泵，那么在最小间距的区域中设置用于对应的工作腔的出口开口，然后该工作腔的水可以在提高的压力下从该出口开口排出。如果叶片式机器用作发动机，那么将进料或供给口定位于所述区域中，水可以在压力下在该进料或供给口供应。
在所述类型的叶片式机器的情况下，迄今一直是使用偶数个叶片，并且间隔件安装于直径上彼此相对的叶片之间，使得两个直径上相互相对地定位的叶片始终精确地确定一直径。然而，这样的解决方案可能只在定子的内圆周具有圆柱形状的情况下才可行。
发明内容
本发明是基于如下目的：获得内圆周的设计的一定自由度。
在前面提到的类型的液压叶片式机器的情况下，所述目的是这样实现的，每个叶片在其径向内侧具有邻接表面，所述邻接表面在径向外侧抵靠凸轮盘。
在这样的设计下，对于转子的每一个角位置不再依赖具有相同的直径内圆周。相反，这里可以使用波动直径。叶片的运动不再需要与位于径向相对的叶片的运动关联。因此，也可以使用奇数个叶片。使用凸轮盘，叶片的邻接表面抵靠在其外圆周上，使得所述叶片能够在具有相对较大的自由度下被引导。所述叶片被凸轮盘径向向外推。径向向内的运动可能受定子的内圆周影响。这样的机器还可以以水作为液压液体操作，并且然后形成水液压叶片式机器。
邻接表面优选地形成在叶片的至少一个轴端上。因此，凸轮盘有可能被布置在转子的轴向面侧上，使得转子的构造不因使用凸轮盘而被破坏或损害。
邻接表面优选地形成在叶片的轴端上的凹部中。凸轮盘接合到所述凹部中。因此，凸轮盘与叶片有可能在径向上略微重叠。
在这种情况下，优选地，如果叶片轴向突出超过所述转子，那么凸轮盘可以部分地或甚至完全地轴向布置在转子外侧，这具有如下优点：凸轮盘和转子不会彼此破坏。
凹部优选地具有大于所述叶片的最大行程的径向尺寸。凸轮盘在整个行程上在凹部的区域内与叶片重叠。从而凸轮盘连带地用作叶片的轴向密封，使得可以防止泄漏或至少最小化泄漏。
凹部优选地具有对应于凸轮盘的轴向厚度的轴向尺寸。在这种情况下，可以确保叶片在所述凹部外部通过轴端抵靠侧壁，并且在凹部内部通过叶片轴端抵靠凸轮盘。这在叶片的整个高度上并且在转子相对于定子部件的所有角位置产生密封表面，该密封表面在叶片的轴端的整个径向长度上延伸。从而能够确保比较好的密封作用。
凸轮盘优选地对应于定子的内圆周减去两倍的叶片的径向尺寸并加上两倍的凹部的径向尺寸。这是一个相对简单的尺寸规则。可以这么说，凸轮盘可以被设计为定子内圆周的一个较小的副本。
邻接表面优选为圆形的。这样，叶片和凸轮盘之间的摩擦保持得较小。叶片在导向部中倾斜实际上是不可避免的。即使所述倾斜可以保持得非常小，所述倾斜也可能引起问题。这样的问题可以通过邻接表面的制圆而可靠地避免。
在一个优选的细化例中，转子相对于定子中心安装，并且定子和转子之间的径向间距的轮廓在圆周方向上具有至少两个最大值和两个最小值。使用这样的设计，转子的每次旋转实现了机器的至少两个工作循环。不再依赖相对于定子偏心安装转子。所述设计将允许只有一个工作循环。
转子优选地具有用于接收轴的通道开口，该通道开口沿轴向向内的方向朝向空腔加宽。空腔用于减小转子的质量。
这里，优选地，在向内行程过程中，所述叶片以其径向内侧进入所述空腔的方式伸出。然后，在机器进行操作时空腔充分地充满水。然而，这是不关键的，因为水在空腔中的压力可设定为平均值。
优选地，叶片具有由钢组成的芯和由塑料组成的衬套，该塑料低摩擦地与钢相互作用。在这种情况下，转子和定子可以由钢制成。因为水不呈现任何润滑特性，在油液压机的情况下由液压油产生的摩擦降低在本实例中由摩擦降低的塑料来实现。对于衬套的塑料，具体地可以使用选自基于聚芳醚酮的高强度的热塑性材料组的材料制成，特别是聚醚醚酮，聚酰胺，聚乙炔，聚多芳基酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚苯硫醚，聚砜，聚醚砜，聚醚酰亚胺，聚酰胺酰亚胺，聚丙烯酸酯，酚醛树脂，例如酚醛清漆树脂等，其中，对于填充材料，可以使用由玻璃，石墨，聚四氟乙烯或塑料，特别是纤维形式的材料制成。使用这样的材料，同样可以使用水作为液压液体。
在这种情况下，优选地，在导向部的区域中，每个叶片具有由塑料形成的表面，该塑料低摩擦地与钢相互作用，并且邻接表面至少部分地由钢形成，其中至少在邻接表面抵靠的区域中，邻接表面具有由塑料形成的表面，该塑料低摩擦地与钢相互作用。在这种情况下，塑料-钢的配对在活动部件之间总是存在就可以实现。因此，可以避免在大接触区域上的塑料-塑料配对，而这至少对于摩擦减少和磨损都是不利的。
凸轮盘优选地与侧板形成一体。所述凸轮盘例如可通过在侧板上的突起形成。
在优选的细化例中，至少一个侧壁具有至少一个开口，所述开口通过在外侧由叶片抵靠的腹板被径向界定。在开口区域中也是如此，叶片在径向内侧和径向外侧上在轴向方向上被支撑。因此，可以可靠地避免在平行于旋转轴线的方向上的叶片的倾斜。
附图说明
下面将结合附图在优选的示例性实施例基础上描述本发明，其中：
图1是按照图2所示叶片式机器的I-I截面图；
图2是按照图1所示叶片式机器的II-II截面图；
图3是叶片式机器的无侧壁的立体图；以及
图4是按照图3的没有凸轮盘的图。
具体实施方式
叶片式机器1具有安装的定子2和转子3，以便可相对于彼此转动，其方式不再详细说明。转子3具有多个叶片4，每个所述的叶片在转子3的导向部5中能够径向移动。所述叶片4抵靠在定子的内圆周上6。在定子的每个轴端布置有侧壁7。在侧壁7中可以设置开口8、9，其用于供给和/或排出水。图1仅示出一个侧壁7。在轴向相对的面侧上，定子2同样具有侧壁，不过没有示出。在所述另一侧壁中，在某些情况下有可能省略开口8、9。
开口8、9径向向外延伸，没有延伸到定子2那么远。相反，在径向外侧设置腹板10、11，当转子旋转时叶片4可在轴向方向上支撑在该腹板上。因此，即使在开口9、10的区域，叶片也在径向内侧和径向外侧上在轴向方向上被支撑。
在转子3中，设置有通道开口12，通过通道开口12例如可以引导轴，借助于该轴，转子3安装成可相对于定子2旋转。在轴向中心，所述通道开口12变宽以形成空腔13。特别是图2中示出的，当叶片4被定子2的内圆周6径向向内推时，叶片4以它们的径向内侧14进入空腔13的方式突出。
在转子3的两轴向面侧上，每个中布置有一个凸轮盘15。凸轮盘15可以固定到侧壁7上或可以与侧壁7一体形成。所述凸轮盘具有对应于定子的内圆周6的形状，但小一点，下面将更详细地讨论。
每个叶片4在各自的两个轴端都具有凹部16。凸轮盘15接合到所述凹部16中。每个凹部16具有对应于凸轮盘15轴向厚度的轴向尺寸。叶片4以所述轴向尺寸轴向突出超出转子3，使得叶片4和凸轮盘15在轴向方向上彼此齐平地终止。
凹部16可以具有大于所述叶片的最大行程的径向尺寸。然后，凸轮盘15在所述叶片的整个径向行程上在凹部16的区域内覆盖叶片4。
相应地，可以建立关于凸轮盘的设计的相对简单的规则。定子的内圆周6减去两倍的叶片4的径向尺寸，加上两倍的凹部16的径向尺寸。凸轮盘15这样设计，能够确保叶片4总是抵靠在定子2的内圆周上，并在那里保证足够的密封作用。
在轴端处，叶片4通过它们的任一面侧抵靠侧壁7或抵靠凸轮盘15，使得也在那里提供足够的密封。通过叶片4与导向部5的相互作用实现与内部的径向密封。当然，在所有的区域中也可能发生少量泄漏，因为运动部件必须相对于彼此密封。然而这样的泄漏可以保持得相对较小。
如在图2中所示，图示的叶片式机器1每转一圈有两个工作循环。对于图2的图示，定子2的内圆周6和转子3之间的最小间距产生在转子3指向上方和下方的点处，并且最大间距产生在指向左边和右边的点处。因为每当最大间距向最小间距减小时，可实现“输出行程”，所以在图2所示的实施例中，每转一圈实现两个工作循环。这种可能性由凸轮盘15实现。
图3和图4示出了叶片式机器1的立体图。相同的部件由与图1和2中相同的附图标记表示。
从图3和4中可以稍微更明确地看出，在凹部16的形成叶片4的邻接表面17的区域，叶片4的径向内侧是圆形的，该邻接表面邻接凸轮盘15。
在这种情况下，凸轮盘15形成为单独的元件。然而，也可以形成为与侧壁7整体的部件。
如果凸轮盘15形成为单独的元件，其两个面侧或在两个面侧上的压力作用面(可以例如通过密封件(未示出)来限定)可以尺寸形成为以便得到在轴向方向上横跨转子的力的平衡。以这种方式，可以最小化活动度，并且相应地，泄漏可以保持得很小。
叶片4具有由钢组成的芯并具有由塑料组成的衬套，塑料与钢低摩擦地相互作用。这样，叶片4被设计成使得它们能够低摩擦地与定子2和转子3中的导向部5相互作用。在所述叶片的抵靠在由钢形成的侧壁7上的面侧处也实现降低的摩擦。对于塑料，具体地可以使用选自基于聚芳醚酮的高强度的热塑性材料组的材料制成，特别是聚醚醚酮，聚酰胺，聚乙炔，聚多芳基酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚苯硫醚，聚砜，聚醚砜，聚醚酰亚胺，聚酰胺酰亚胺，聚丙烯酸酯，酚醛树脂，例如酚醛清漆树脂等，其中，对于填充材料，可以使用由玻璃，石墨，聚四氟乙烯或塑料，特别是纤维形式的材料制成。使用这样的材料，同样可以使用水作为液压液体。
至少在转子3通过其面侧抵靠凸轮盘的区域，凸轮盘15也应方便地配备有相应的塑料。
为了防止叶片4通过包覆有塑料的区域抵靠凸轮盘15，其中凸轮盘15同样地包覆有塑料，在塑料已经应用后方便地从叶片4上磨出凹部6。这在支承区域17产生至少部分由钢形成并且然后靠在凸轮盘15的塑料上的区域。由于圆形的邻接表面17，也可以获得如下效果，叶片4的塑料和凸轮盘15的塑料之间的接触实际上可以避免。
叶片4还具有由凹部6形成的面侧表面18，其同样基本上由叶片4的芯的钢构成。所述面侧表面18轴向抵靠在凸轮盘15上，也使得在这种情况下塑料-塑料配对得以避免，而钢-塑料配对得以实现。

Claims (11)

1.液压叶片式机器(1)，具有定子(2)和转子(3)，所述转子(3)具有多个叶片(4)，所述的叶片中的每个能够在转子(3)的导向部(5)中径向移动，抵靠定子(2)的内圆周(6)，并且所述定子(2)和所述转子(3)的每个轴端的每个侧壁(7)连同所述转子(3)一起界定工作腔，该工作腔的容积在所述转子(3)相对于所述定子(2)旋转时发生改变，其特征在于，每个叶片(4)在其径向内侧具有邻接表面(17)，所述邻接表面在径向外侧抵靠凸轮盘(15)，
其中所述邻接表面(17)形成在所述叶片(4)的至少一个轴端上；
其中所述邻接表面(17)形成在所述叶片(4)的轴端上的凹部(16)中；以及
所述凹部(16)具有大于所述叶片(4)的最大行程的径向尺寸。
2.根据权利要求1所述的叶片式机器，其特征在于，所述叶片(4)轴向突出超过所述转子(3)。
3.根据权利要求1所述的叶片式机器，其特征在于，所述凹部(16)具有对应于凸轮盘(15)的轴向厚度的轴向尺寸。
4.根据权利要求1所述的叶片式机器，其特征在于，所述凸轮盘(15)对应于所述定子(2)的内圆周(6)减去两倍的所述叶片(4)的径向尺寸并加上两倍的所述凹部(16)的径向尺寸。
5.根据权利要求1所述的叶片式机器，其特征在于，所述邻接表面(17)是圆形的。
6.根据权利要求1所述的叶片式机器，其特征在于，所述转子(3)相对于所述定子(2)中心安装，所述定子(2)和所述转子(3)之间的径向间距的轮廓在周向上具有两个最大值和两个最小值。
7.根据权利要求1所述的叶片式机器，其特征在于，所述转子(3)具有用于接收轴的通道开口(12)，所述通道开口(12)沿轴向向内的方向朝向空腔(13)变宽。
8.根据权利要求7所述的叶片式机器，其特征在于，在向内行程过程中，所述叶片(4)以其径向内侧(14)进入所述空腔(13)的方式伸出。
9.根据权利要求1所述的叶片式机器，其特征在于，其中所述叶片(4)具有由钢构成的芯和由塑料构成的衬套，所述塑料低摩擦地与钢相互作用。
10.根据权利要求9所述的叶片式机器，其特征在于，其中在所述导向部(5)的区域中，每个叶片(4)具有由塑料形成的表面，所述塑料低摩擦地与钢相互作用，并且邻接表面(17)至少部分地由钢形成，其中，至少在所述叶片(4)抵靠的区域中，所述凸轮盘(15)具有由塑料形成的表面，所述塑料低摩擦地与钢相互作用。
11.根据权利要求1所述的叶片式机器，其特征在于，所述凸轮盘(15)与侧壁(7)形成一体。
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