CN1061646A - 容积式旋转机械 - Google Patents

Abstract

一种容积式旋转机械，包括壳体(1)，其球形内腔 中装有转子，该转子由隔板(2)和从两侧与其铰接在 一起的叶片(3、4)所组成。并与彼此成一角度的功率 输出轴(5、5′)相连接，隔板(2)与每枚叶片(3、4)的铰 接为，在隔板(2)上制成圆柱形凸起(9、9′)，在叶片 (3、4)端部上制成相应的槽(10、10′)，彼此相互配合， 隔板(2)凸起(9、9′)的轴线(a、b)相互垂直且位于同 一个平面内。

Description

本发明涉及机器制造业，特别涉及容积式旋转机械。

本发明可用作各种动力装置中的发动机或泵。

已知的叶片式液压机械（SU，A，819363）包括一个壳体，壳体内装有具有成形端面的转子和轴，壳体的槽中沿径向装有若干枚在弹簧力作用下能轴向移动的叶片。当转子由发动机拖动其旋转时，这些叶片在始终压向转子成形端面的同时作往复移动，以此保证压出和吸入工作室的容积发生周期变化。叶片将压出和吸入工作腔分开，容积效率值，即，能被利用的工质的容积与工作室最大容积的比值，取决于叶片端面和转子成形端面之间的密封好坏。因为在叶片的狭窄端面上难于安装有效的密封件，所以机械的容积效率不够高。

另一种已知的容积式转子泵（SU，A，877129）包括一壳体，其球形内表面与叶片的外表面相配合，在这些叶片上沿其对称轴线彼此成一角度地安装功率输出轴。在壳体的径向平面内置有隔板，隔板的外表面与壳体的内表面相配合。在隔板的径向平面内置有叶片支承和装在隔板孔中的密封件。在该装置中，在壳体内径相同的情况下，以靠增加工作室的有效容积来提高容积效率，但是，密封件的存在占用了工作室的部分有效容积，减小了提高容积效率的可能性。此外，径向平面内的密封线相当长且严重弯曲，因而实现可靠密封十分复杂。

本发明的目的是创造一种容积式旋转机械。在该机械中，以靠增加工作室的有效容积和缩短叶片、隔板与壳体球形内表面之间配合面的长度来提高容积效率。

本发明的实质在于：在容积式旋转机械中，包括一壳体，壳体的球形腔中装有转子，该转子由能绕球形腔室中心转动並形成两个相互隔开的腔室的圆盘形隔板，以及在两个相互垂直的径向平面内从不同侧面与隔板铰接在一起的並与隔板和壳体的内表面共同形成变容密封工作室的两枚叶片组成，此时，每一枚叶片都与相应的功率输出轴刚性连接，功率输出轴的轴线布置成相互成一角度並穿过球形腔室的中心，按照本发明，圆盘形隔板制成整体的，而它与每枚叶片的铰接为在圆盘形隔板上制成径向布置的圆柱形凸起，和在叶片端部上制成形状适合的槽，它们彼此相互配合，並且隔板两面的圆柱形凸起的轴线位于同一个平面内。

在隔板两侧面制成的圆柱形凸起，其轴线布置在同一个平面内並在隔板的中心垂直相交，同时在叶片端面制成与之相适合的槽，由于这些槽与圆柱形凸起表面按足够大小的面积相配合，使得在配合面之间能采用具有卷曲的、编织的、多层的软填料的填料函形式的或机械密封类的有效密封件，这些密封件自身的大小不会减少工作室的有效容积。在没有加大机器尺寸的前题下，靠改善密封、增加工作室的有效容积来保证提高容积效率。

在叶片端面径向相反的区段上适当的制作凸起，在凸起区内槽的弧长超过槽其余部分的弧长，同时，在隔板上布置叶片凸起的区域内，在这些槽的下面制成承窝。

这样制成的叶片与隔板的铰链连接就能保证他们相互稳定咬合，获得保证密封可靠的配合面。

下文将通过具体的实施例並结合相应的附图来详细解释本发明。其中：

图1是本发明的容积式旋转机械的分解轴测图;

图2是转子和工作室立体布置示意图。

本发明的容积式旋转机械属于具有球形壳体和转子的旋转机械，绘制在图1和图2上的具体实施方案可用作容积式转子泵或容积式转子发动机。本文将分析这种机器用作发动机的情况。

该旋转机械包括由两部分组成的球形壳体1（图1），壳体腔中置有转子，该转子是由圆盘形隔板2和与功率输出轴5、5′相连的叶片3和4组成的。每枚叶片3和4都是由两个以锐角相交的平面所限定的球体的一部分，其交线与球的直径相重合。壳体1具有内球面6，隔板2的圆周表面7和叶片3及4的外表面8、8′与其相配合。

圆盘形隔板2的安装使其能绕壳体1的球形腔室的中心旋转並在壳体内形成两个彼此隔离的腔室。

形状像“桔子瓣”样的叶片3和4从圆盘形隔板2的两侧与隔板铰接在一起，叶片3和4具有球形外表面8和8′以及位于径向限定外表面的平面内的端面。在这种情况下，叶片3和4位于两个对隔板2相互垂直的径向平面内。

在隔板2的两个侧面制作径向布置的圆柱形凸起9、9′，使其轴线a、b位于通过轴线a、b和隔板2的同一平面内，並垂直相交于这个平面的中心。在叶片3和4的端面上制有凹圆柱面的槽10、10′，它们与相应的圆柱形凸起9、9′的表面相配合，这样，从隔板2的两侧布置叶片3和4，当叶片通过功率输出轴5、5′旋转时就可能对隔板2作角位移。

功率输出轴5、5′穿过壳体1的孔並沿叶片3和4的对称轴线相互成一定角度固定在叶片的外表面8、8′上。在壳体1中还制有吸入口11、14，输出口12、13。本机械相接触的表面有：隔板2的圆周面7和叶片3、4的外表面8、8′与壳体1的内表面6，圆柱形凸起9、9′的表面与槽10、10′的凹圆柱面，它们在相应表面的整个面积上相配合，保证能采用辅助密封件（图中未示出），以改善在壳体1中由叶片3、4和隔板2形成的变容工作室15、16、17、18（图2）的密封。

图2示意地示出功率输出轴5、5′的轴线c、d，这两条轴线的布置彼此成钝角、与轴线o  o′成锐角α，轴线o  o′穿过隔板2的中心並与其相垂直。

在叶片3、4端部的径向相反的区段上适当地制作凸起19、20、21、22。在这些凸起上槽10、10′的弧长超过槽其余部分的弧长，在隔板2上放置凸起19、20、21、22的区域内，向这些凸起的下面从对应的侧面上制作承窝23、24、25。在装配状态，凸起19、20、21、22陷入对应的承窝中，使叶片3、4同隔板2保持铰接状态。

本旋转机械的工作方式如下：显然，在装配状态，叶片3、4与隔板2铰接在一起组成转子，该转子装在壳体1内的球形腔室中（装配状态的转子示意地表示在图2上）。在描述工作方式时，为了更好地理解本发明的实质，应同时研究图1和图2，因为由叶片3、4形成的变容工作室15、16、17、18在图2上更明显。在这种情况下，假定未将壳体1表示在图2上。

在起始状态，工质（例如蒸汽、液体、气体等）流向壳体1的入口11、14，如果工作室-例如工作室15、18与入口11、14相通，那么在这些工作室中建立起来的压力就大于在这种状态下与出口12、13相通的工作室16、17中的压力，该压差形成的力作用在隔板2的侧面上，产生力矩，迫使隔板相对施力矩的轴线角位移。隔板2的这种角位移通过其圆柱形凸起9、9′、凸起19、20、21、22和槽10、10′传递给叶片3、4，使功率输出轴5、5′转动。由于隔板2和叶片3、4转动的结果，工作室15、16、17、18改变了自身相对入口的位置，使工作室15与出口12相通，工作室18与出口13相通，而工作室16、17则与相应的入口11、14相通。这样一来，工作室15、18中的压力小于工作室16、17中的压力，在隔板2、叶片3、4和功率输出轴5、5′上重新出现力矩。入口11、14在壳体1中的布置位置是考虑到保证能将工质输入到相应工作室的最小容积来确定的。由于这种结果，工质输入工作室的相位彼此之间差90°。当隔板2和叶片3、4转动时，他们的表面7、8与壳体1的内球面6相配合、连同圆柱形凸起9、9′和槽10、10′相接触的表面及被采用的密封件一起保证了工作室15、16、17、18良好的密封性。

在所申请的旋转机械中，密封件不占用工作室的有效容积，在径向平面内的密封线较短且不弯曲，因而实现可靠的密封变得简单易行，这些优点保证了机器容积效率的增大。

Claims (2)

1、一种容积式旋转机械，包括壳体(1)，在该壳体的球形腔中装有转子，该转子由能绕球形腔室中心转动并形成两个相互隔开的腔室的圆盘形隔板(2)、和在两个相互垂直的径向平面内从不同侧面与隔板(2)铰接在一起的並与隔板(2)和壳体的内表面(6)共同形成变容密封工作室(15、16、17、18)的两枚叶片(3、4)组成，此时，每一枚叶片(3、4)都与相应的功率输出轴(5、5′)刚性连接，功率输出轴的轴线(c、d)布置成相互成一角度并穿过球形腔室的中心，本发明的特征在于，圆盘形隔板(2)制成整体的，而它与每枚叶片(3、4)的铰接为，在圆盘形隔板(2)上制成径向布置的圆柱形凸起(9、9′)和在叶片(3、4)端部上制成相应的槽(10、10′)，彼此相互配合，同时隔板(2)两侧的圆柱形凸起(9、9′)的轴线(a、b)位于同一平面内。

2、按照权利要求1所述的机械，其特征在于，在叶片（3、4）端部径向相反的区段上有凸起（19、20、21、22），在凸起的区域内，槽的弧长超过槽（10、10′）其余部分的弧长，同时，在隔板（2）上相应于叶片凸起（19、20、21、22）的区域内，在这些凸起的下面，制有承窝（23、24、25）。

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