CN1065318A - 多缸流体装置 - Google Patents

Abstract

一种多缸流体装置，其特征在于，活塞(22)的直 线运动与旋转运动相互转换的装置是由具有围绕中 心线的环形槽(35)的带槽部件(33)做成的，形成带槽 部件的圆柱面展开时，环形槽呈适当循环数的波形， 而且，还设置有从上述活塞(22)延伸而成的活塞杆 (26)向横断方向凸出并能在上述槽内转动的滚子 (32)。

Description

本发明涉及具有多个在同一方向延伸的缸筒的，可用作马达或泵的多缸流体装置。

以往，这种多缸流体装置，或是使用斜盘，或是使用斜轴，但均因为活塞的行程短，所以存在着输出功率小，排量少之类的缺点。此外，以往的这种装置中流体都是只从活塞的一端进入和流出，属于单作用式，因此也使得输出功率小或者流量少。

另外，以往的油马达等所使用的多缸装置多是用步进式马达使阀门旋转，然后借助于流体的压力驱动输出轴，使其停止在要求的位置上的多缸流体装置。然而在气动马达上，由于空气有可压缩性，使用步进式马达来转动阀门这种方式就完全行不通了。

本发明的一个目的是提供一种整体体积小而能获得足够大的行程的多缸流体装置。

本发明的另一目的是提供一种可从活塞两端吸入和排出流体的双作用式多缸流体装置。

本发明的又一个目的是提供一种即使是空气马达也能准确地停止在要求的旋转位置上的多缸流体装置。

本发明提供了一种多缸流体装置，这种装置具有由在同一方向延伸的多个缸筒构成的缸筒组、控制流体流入和流出该缸筒组各个缸筒的阀门部件和将上述各缸筒内的活塞的直线运动与旋转运动互相 进行转换的装置。且上述阀门部件和将活塞的直线运动与旋转运动互相进行转换的装置是相对于上述缸筒组进行相对转动的，其特征在于，上述将活塞的直线运动与旋转运动互相转换的装置由表面为圆柱面的带槽部件所构成，当将其展开时，上面有形成适当循环数的呈波形的、围绕着中心线的环形槽，另外，还包括从上述活塞延伸出来的、凸出在活塞杆的横断方向的、能在上述槽内转动的滚子。

此外，本发明除了是上述那样的多缸流体装置之外，还提供了使流体可从各缸筒内的活塞两端流入流出的双作用式多缸流体装置。

此外，当用作流体马达使用的多缸流体装置时，本发明可提供即使作为空气马达也能在所要求的旋转位置上正确地停止的多缸流体装置。

下面结合附图详细说明实施本发明的最佳方案。

附图中，图1表示本发明的一个实施例，它是图2中1-1方向的剖面图;

图2是该实施例的侧视图;

图3是它的阀门部件的正视图;

图4是图3中4-4方向的剖面图;

图5是图3中5-5方向的剖面图;

图6是其阀门部件的立体图;

图7是其带槽部件的立体图;

图8是其阀门部件和带槽部件的表面的展开图;

图9是本发明另一实施例的阀门部件附近的关键部分，用与图1同样的剖面方式表示的正视图;

图10是其阀门部件与带槽部件的表面展开图;

图11是本发明另一个不同的实施例的与图9同样部分的正剖面图;

图12是本发明又一个不同的实施例的正视图;

图13是本发明又一个不同实施例的侧视图;

图14是图13中14-14方向的剖面图;

图15是本发明又一个不同的实施例的关键部分，用与图1同样的剖面方式表示的正视图;

图16是容纳了阀门部件的控制阀的正视图;

图17是图16中17-17方向的剖面图;

图18是图16中18-18方向的剖面图;

图19是在图17所示的部分中控制阀处于停止状态的剖面图;

图20是图18所示的部分中与图19同样状态的剖面图;

图21是本发明又一个不同的实施例阀门部件和控制阀以及缸筒组在某一个位置的横剖面图;

图22是单作用式流体装置中阀门部件与容纳该阀门部件的控制阀的纵剖面图;

图23是本发明又一个不同的实施例的一部分剖开后的正视图。

在图1-8所示的本发明的一个实施例中，10是由多个（例如3个以上）在同一方向上延伸的孔形成的缸筒12所构成的缸筒组。该缸筒组在用标号13、15所表示的结构部件的两端设置了端面部件16、17，用螺栓18、20把它们连接在一起。21是贯穿缸筒组10的结构部件13、15和端面部件17的中央部分而形成的孔。22是在各缸筒12内运动工作的活塞，上面装有活塞环23，还装有可在缸筒12一端的端面部分24上形成的孔25内滑动的活塞杆26。27、28是以各个缸筒12的两端分别向孔21开出的窗孔，30是从各孔25对着孔21开的长形切口。 31是从各活塞杆26的与活塞22相反的一端附近分别穿过长形切口30而延伸出来的轴，滚子32装在此轴上能够转动。

33是使各活塞22的直线运动与旋转运动互相进行转换的带槽部件，它与孔21的内表面密切接触，通过轴承34可转动地支承在缸筒组10上，其外表呈圆柱形，上面有围绕着带槽部件33的中心线的槽35，展开后槽35是一个循环的波形环。槽35在展开后可以呈，例如三角波形或正弦波形等等，或者，也可以使用如图中实施例所示的形式，呈现用平面斜切圆柱所造成的切口形状，展开后为一个循环的波形。

36、37是在缸筒组10上开出的，使流体流入或流出的第1接口和第2接口，分别通过流道38、39，在相互离开一定距离的位置上与孔21内部连通。

41是做成与孔21内表面密切接触并且能够旋转的阀门部件，用嵌入部件42嵌入上述带槽部件33内，使之能够作为一个整体进行旋转。在孔21中，在该阀门部件41的两端分别有与通路38、39相通的空腔43、44。45、46分别是从阀门部件41的两端按规定长度延伸而不通到另一端的流道，并分别与空腔43、44相连通。47a、47b是与流道45相通的第1连通部分，47a与47b为包角稍小于180°的弧形沟槽，两者围绕中心线相互错开180°，当带槽部件33与缸筒组10相对旋转，能分别通过孔27、28所在的位置。48a、48b是与流道46相通的第2连通部分，同样是包角稍小于180°的弧形沟槽，也围绕中心线相互错开180°，转动时也能分别通过孔27、28所在的位置。第1连通部分的47a与第2连通部分的48a相互对称，中间隔着封闭部分49，而第1连通部分的47b与第2连通部分的48b也相互对称， 中间隔着封闭部分49。50是将需进行气体密封的那些部分密封起来的密封件。51是带槽部件33外端的轴头部分。

现在参看图8，此图中左右并排地表示了上述带槽部件33和阀门部件41在同一个回转角度上的展开图，并且表示了与这两个部分处在重合状态的孔27、28和滚子32的位置。在该图中，当槽35处在图中所示的状态时，第1连通部分47a、47b以及第2连通部分48a、48b为什么必须如图中所示的那样，可根据下面的说明来理解。另外，各个孔27、28以及滚子32，依照缸筒12的不同，在标号后各附以A、B、C，用27A、27B、27C等来表示。下面针对从第1接口36供入压缩空气，从第2接口37排出空气的缸筒组10处于静止状态，而带槽部件33与阀门部件41旋转时的空气马达的情况进行说明。此时，第1连通部分47a、47b与第1接口36相通，而第2连通部分48a、48b与第2接口37相通。

当使带槽部件33与阀门部件41按箭头方向旋转时，分别带有滚子32A、32C的活塞就向着图中所示的箭头方向运动，并且，此时必须使带有滚子32B的活塞22不动。这样，带有滚子32A的活塞22就必须从图1的右侧接受供入的压缩空气，而带有滚子32C的活塞就必须从图1的左侧接受供入的压缩空气。因此，就使孔27A与第2连通部分48a相通，而孔28A与第1连通部47b相通，孔27C与第1连通部分47a相通，孔28C与第2连通部分48b相通;孔27B与孔28B由于封闭部分的关系，几乎是封闭住的，只分别与第1连通部分的47a，第2连通部分的48a以及第1连通部分的47b、第二连通部分的48b相通。因此，处在这样的状态便可获得所要求的运动，下面采用同样的做法，就能使轴头部分51旋转。此外，当从第2接口37供入压缩空气，而从 第1接口36排气时，轴头部分51就反向旋转。在这种当带槽部件33展开后槽35为一个循环的情形下，机构的运动特别平滑。

工作流体为液体时的马达也与此相同，而在用作泵的情况下，可借助于使轴头部分51旋转而使流体流入和流出。例如，当驱动轴头部分51使之朝图8的箭头方向旋转时，流体即从第1接口36流入，从第2接口37流出。当使轴头部分51朝相反方向旋转时，流体的流入和流出方向也相反。在按此图展开后具有一个循环的槽35的装置中，可以这样来理解，即当活塞22到达两端死点时，阀门部件41正好转到封闭部分49对着孔27、28的角度位置上，而在各死点之间则如图中所示的那样，分别由第1连通部分和第2连通部分与孔27、28相接并且转过去。

在上述实施例中，需要时，也可以在活塞杆26在其中运动的孔25的端部的端面部件17上开与外界相通的孔。

在图9、10中所示的本发明的另一个实施例中，采用了有4个循环的三角形波形槽35的带槽部件。在这种情况下，沿着分别与第1接口36和第2接口37相通的孔27交替设置了各4个相对通过的第1连通部47a与第2连通部48a，而沿着孔28也必须同样的设置各4个相对通过的第1连通部47b和第2连通部48b。因此，在阀门部件41的圆周表面上形成了如图中所示那样的一对有一定厚度的隆起部分52，此隆起部分52与孔21内表面密切接触且能够旋转，其形状为左右交叉，与朝相反方向凹下去的环形槽相同，从第1接口36可通过流道38与图中所示的两侧隆起部52的中间部分相通，而从第2接口37可通过流道39各隆起部分52的外侧部分相通，从而如图中所画的点线所表示的那样，按照各个隆起部52而形成各连通部分。当采用这样的结 构时。此装置转动一周，活塞22重复若干次往复运动，整体而言，行程就变大了。用这个实施例的带槽部件33和阀门部件同时旋转的空气马达进行试验的结果表明。各活塞22每次到达死点时，只停顿很短的时间就继续转动了。因此，利用这种工作过程时，装置的工作情况良好。

图11是将图9、10中所示的实施例变化之后，构成和以往用步进马达使阀门部件旋转的装置相同的装置。即，阀门部件41完全与带槽部件分离开来，例如变为用步进马达之类的驱动装置55来使其旋转。由于用了这种结构，就有必要使带槽部件33的旋转速度能与这一旋转速度同步。当阀门部件41向着带槽部件33可能旋转的方向旋转时，带槽部件33一面大致保持图10中所示那样的关系，一面就向同一个方向旋转。在某些空气马达中，如果阀门部件41停止转动，无论哪一个活塞22到达下一个死点的位置，该装置也就停止了。例如，当如图中所示的那样，带槽部件33在展开后的状态下有4个循环的波形槽35，且缸筒12是3个时，在一转的过程中有24次死点，每隔15次死点该装置就能停止。再者，如果带槽部件33相同而缸筒有5个，则每隔9次死点该装置就能停止。因此，这种装置特别适用于要这样来停止的情况。

在图12所表示的本发明的又一个实施例中，在图1-8中所示的实施例中的带槽部件33和阀门部件41不旋转相对于基座56是固定的，变成让缸筒组10旋转的装置。第1接口36和第2接口37做在阀门部件41伸出在外部的部分上，使之分别与图1-8中的实施例同样的阀门部件41的流道45、46相通。57是由皮带轮之类做成的动力传递部分，也可以改成齿轮之类的其他传动方式。

在图13、图14所示的本发明的又一个实施例中，带槽部件33与阀门部件41做成整体的，形成圆筒形的组合体60，两端用端面部件61、62盖住。在该带槽部件的内表面上做出展开后为一个循环的波形槽35，而在阀门部件41上则将第1连通部分47a、47b和第2连通部分48a、48b做成从内表面上凹进去的槽，它们分别与第1接口36和第2接口37连通，但详细结构未在图中示出。如将组合体60的内表面展开，其构造与图8所示的相同。缸筒组10与组合体60的内表面密切接触，并能转动，它由主体部分63和端板65所组成，轴头51从主体部分63凸出在外部。其他各部件中凡与上述各实施中同样的部件，都用相同的标号表示。在本实施例中，表示了组合体60固定而缸筒组10旋转的情形。将本实施例稍作变化，把缸筒组10固定，而使组合体60旋转也是可以的，但这时最好把第1接口36和第2接口37分别与环形地套在结合体60的盖上的环形腔相通，而在此盖上另设能从外部流进来和流出到外部去的接口。

在图15-20所示的本发明的另一个实施例中，是本发明装置用作马达时将图1-8中所示的实施例变化成可在任意旋转角度下停止的装置。在这几个图中，与上面所举的实施例相同的部件都用相同的标号表示。阀门部件41具有轴状延伸连接部分67，此连接部分67嵌进带槽部件33内，用销钉68固定后两者就能一起旋转。70是与阀门部件41的外面密切接触并且在能与该阀门部件相对转动的条件下装配在上面的控制阀，其外部与孔21的内表面密切接触，在其外部，在阀门部件41的外表面上的第1连通部分47a、第2连通部分48a，以及第1连通部分47b、第2连通部分48b在转动时分别通过的位置上，分别各有由两条包角稍小于180°的对称的凹槽形成的连通部 分71，在这些连通部分之间有一小段封闭部分72。在各连通部分71的中央附近，开有通孔73，如此通孔与阀门部件41的封闭部分49重合，则形成全封闭。该控制阀70，例如可用销钉76与步进马达之类的驱动装置55的轴75连接。

现在考虑图15-20所示的实施例中，从第1接口36供入流体而从第2接口37排出流体的情形。用驱动装置55使控制阀70以阀门部件41和带槽部件33的结合体能够跟踪的速度向阀门部件41可能的旋转方向即图17、18中的箭头的方向旋转，于是各第1连通部分47a、47b以及第2连通部分48a、48b分别通过孔73保持与在其外侧的连通部分71连通的状态，使阀门部件41等旋转。这一现象不仅是因为即使阀门部件41等比控制阀70转得快时，封闭部分49会分别使孔73的一部分封闭住，于是旋转速度就降下来，不会超过控制阀的速度，而且是因为阀门部件41的各个连通部分，通过控制阀70的连通部分71，大致保持了与图8中所示那种相同的带槽部件33的槽35之间的关系。以后，如使控制阀70停止，当阀门部件41象图19、20中所示的那样，孔73到达被封闭部分49封闭住的位置时，没有流体流动了，装置便停止运转。如果由于惯性，阀门部件41在超越此状态后才停止，则阀门部件41和带槽部件33的连接体受到向相反方向旋转的旋转力，也在图19、20所示的状态下停止。因此，阀门部件41和带槽部件33的连接体就与控制阀70以相同的转速旋转，并且准确地停止。

图21中所示的是本发明的又一个实施例，它的缸筒组10如图13、14所示的实施例中所陈述的那样，是静止的，而带槽部件33和阀门部件的结合体60则是旋转的，当象图15-20所示的实施例那样设置控制阀70时，它的一部分的横断面如图21所示。此时，控制阀70也 可以从外部通过齿轮或者同步皮带之类使其旋转，其工作方式与图15-20中的实施例相同。即，控制阀70为设在阀门部件41与缸筒组10之间与它们相接触而又能旋转的圆筒状部件，在与缸筒10相邻的一面有分别与阀门部件41的第1连通部分47a等以及第2连通部分48a等数目相同的连通部分71，中间由一小段封闭部分72隔开，而且，在各连通部71的中央部分开有通孔73，当它与阀门部件41的封闭部分49重合时，各孔73便同时都被封闭住。以上所述内容也适用于在带槽部件33上做成多个循环的槽35。

以上所描述的各个实施例都是流体可从缸筒组10的各个缸筒12内的活塞10的两端流进和流出的双作用式的，但本发明中也有流体只从活塞22的一端流入和流出的单作用式的。当为单作用式时，例如，在图1-8所示的实施例中，缸筒12上不开设孔28，而是在端面部件24的附近开设从缸筒12内部通到外部去的孔，并且不设置阀门部件41上的第1连通部分47b和第2连通部分48b就可以了。

此外，例如，当采用控制阀70时，可以象图22所示的那样组合控制阀70和阀门部件41。

在本发明中，采用控制阀70的单作用式装置能适用于以往的斜盘式流体装置，用在空气马达上，也能准确地停止在要求的旋转位置上。

另外，在使用驱动装置55来使图11中所示的那种阀门部件和控制阀70旋转的上述各个实施例中，除了用步进马达作为驱动装置之外，也可以用其他各种常用的电动机，也有采用手动来旋转的结构。此外，如图23所示，按照本发明，例如，可以从空气马达之类的多缸装置90中通过内部装有软钢丝77的软管78，设置手把80来使之旋 转，或者也可以设置步进马达来代替手把。再有，虽然图中未表示，供应压缩空气的软管之类也是必需的。本实施例适用于操作人员不能靠近的情况。

如上所述，本发明是多缸流体装置中能简单地使活塞的直线运动显著加长，而且使流体从活塞的两端流入和流出的装置。再进一步，采用有展开后为一个循环的槽35的带槽部件33的装置，其工作过程极为平衡。另外，采用控制阀70的马达，是一种以往根本没有的、能准确地在要求的旋转位置上停止的装置。本发明进一步用作空气马达时，供助于使得和具有多个循环槽35的带槽部件33分开的阀门部件旋转，能使即使以前认为很难做到的空气马达也能大致停止在所要求的位置上。

Claims (12)

1、一种多缸流体装置，它具有由在同一个方向上延伸的多个缸筒构成的缸筒组、控制流体流入和流出该缸筒组的各个缸筒的阀门部件以及使上述各缸筒内的活塞的直线运动与旋转运动互相进行转换的装置，且上述阀门部件和使活塞的直线运动与旋转运动互相进行转换的装置相对于上述缸筒组进行相对转动，其特征在于，上述将活塞的直线运动与旋转运动互相转换的装置由表面为圆柱面的带槽部件所构成，当将其展开时，上面有适当循环数的、呈波形的、围绕着中心线的环形槽，另外，还包括从上述活塞延伸出来的、凸出在活塞杆的横断方向的、能在上述槽内转运的滚子。

2、如权利要求1所述的多缸流体装置，其特征在于，上述带槽部件呈圆柱状，上述槽是以表面向里面凹进而形成的，上述缸筒组包围了阀门部件和带槽部件，能与之进行相对转动。

3、如权利要求1所述的多缸流体装置，其特征在于，上述带槽部件是内部有圆柱孔的筒形物，从孔的内表面向外形成上述的槽，上述阀门部件与此带槽部件做成一个整体，也呈筒形，而上述缸筒组则在上述阀门部件和带槽部件的内部能与之进行相对转动。

4、如权利要求1-3中任一项所述的多缸流体装置，其特征在于在上述带槽部件上所形成的槽展开后是一个循环的波形。

5、如权利要求1-4中任一项所述的多缸流体装置，其特征在于，上述各缸筒和阀门部件，通过在缸筒上形成的两端的孔来使流体从活塞的两端流入和流出。

6、如权利要求5所述的多缸流体装置，其特征在于，上述阀门部件在分别对着使流体流入和流出各缸筒的孔并相对转动的部分上，形成第1连通部分和第2连通部分，这些连通部分由凹槽形成，凹槽的条数分别与上述带槽部件上的槽在展开后的循环数相等，且第1连通部分和第2连通部分相互交错，并且其位置与对着另一端孔的那一部分互相相反，各连通部分之间相隔很短的一段长度相同的封闭部分，上述第1连通部分和第2连通部分分别与让流体流入或流出的第1接口和第2接口相通，上述封闭部分分别以带槽部件的槽为根据设置在活塞的各个死点的角度位置上。

7、如权利要求1-6中任一项所述的多缸流体装置，其特征在于该装置是用流体的压力驱动工作的马达。

8、如权利要求1-6中任一项所述的多缸流体装置，其特征在于该装置是流体泵。

9、如权利要求7所述的多缸流体装置，其特征在于上述带槽部件在展开的情况下，槽呈多个循环波形，阀门部件从带槽部件分离开来并能从外部使其旋转。

10、如权利要求6所述的，用作流体压力驱动的马达的多缸流体装置，其特征在于，在上述阀门部件与缸筒组之间设有能从外部操纵使之旋转的筒形控制阀，此控制阀与流体流入和流出缸筒组的缸筒的两端的孔相接触，在旋转部分上有数量分别与阀门部件的第1连通部分和第2连通部分的总数相等且相互之间由一小段封闭部分以相等的间隔隔开的，呈凹槽状的连通部分，以及分别贯穿各连通部分，并且当和阀门部件的封闭部分重合时被封闭住的孔。

11、一种多缸流体装置，它具有由在同一个方向上延伸的多个缸筒构成的缸筒组、使流体从该缸筒组的各缸筒内的活塞的一端流入和流出的阀门部件和使上述各缸筒内的活塞的直线运动与旋转运运互相进行转换的装置;上述阀门部件和使活塞的直线运动与旋转运动互相进行转换的装置相对于上述缸筒组转动;此流体装置用作以流体压力驱动的马达;上述阀门部件在对着通向上述缸筒组的各缸筒的孔并越过此孔的圆柱面形的部分上形成第1连通部分和第2连通部分，这些连通部分由对称的凹槽形成，中间由一小段封闭部分隔开，并分别与使流体流入或流出缸筒的第1接口和第2接口相通，其特征在于，在上述阀门部件与缸筒组中间设置有与它们密切接触并且能从外部使之旋转的控制阀，该控制阀上有两条呈凹槽状的连通部分，这两条连通部分设置在与流体流入和流出缸筒组的缸筒的孔相邻的旋转部分上，相互以相等的间隔用一小段封闭部分隔开;还有贯通各连通部分的中央部分，而且当与上述阀门部分的封闭部分重合时就被封闭住的孔。

12、如权利要求10或11所述的多缸流体装置，其特征在于还设有使上述控制阀转动的步进马达。

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