CN107178494A - 一种旋转叶片泵/马达 - Google Patents

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/40—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C2/08 or F04C2/22 and having a hinged member
    • F04C2/44—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C2/08 or F04C2/22 and having a hinged member with vanes hinged to the inner member

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Abstract

本发明提供了一种结构简单的旋转叶片泵/马达，包含叶片、同步爪、转轮、动力轴、同步滑槽、导流罩、外壳及进出端口。在与动力轴连接的转轮上安装有多个可自转的叶片，叶片自转转速与转轮转速比为1：2。本发明适用多种流体，工况可逆，流体流向可逆，结构简单，能效高，通过叶片及导流结构的差异设计，可分别作为水泵、水轮机、空气泵/马达、液压泵/马达的设计原型。

Description

一种旋转叶片泵/马达
技术领域
本发明涉及一种旋转叶片泵/马达。
背景技术
现有各种泵/马达的种类繁多，普遍存在的问题是：流体在泵/马达中的路劲曲折，造成流体能量损失较大，整体能效不高。
发明内容
本发明的目的是克服上述流体路径曲折的不足，发明一种流体路劲直接的泵/马达。
本发明采用的技术方案是：
一个转轮上安装有多个可自转的叶片，所述叶片自转转速与所述转轮转速比为1：2,即所述转轮每旋转360度，所述叶片旋转180度；因此，在整个360度区间内，有一个区段所述叶片运动方向与所述叶片平面接近垂直，在此区段两侧有导流罩和壳体引导流体流动方向，流体推动所述叶片或所述叶片推动流体运动；在与之相隔180度的另一个区段中，所述叶片运动方向与叶片平面接近平行，且叶片径向中心线在运动过程中会经过同一点，叶片轴心线经过此点时，叶片平面与叶片运动方向平行。在此点两侧分别有导流罩和壳体限制流体回流，使叶片通过此点进入下一个工作周期；进一步的，叶片横截面为中间厚两端薄的梭型截面，叶片在通过上述位置时，始终保持前后两面与导流罩及壳体的间隙基本不变。
为了最大限度减少流体反向回流，所述叶片的宽度为在确保相邻所述叶片旋转过程中不出现相互碰阻的前提下的最大值，使相邻两个叶片在经过叶片平面与叶片运动方向平行的位置时，首尾相连；同时，针对液体类非弹性流体，在叶片平面与叶片运动方向垂直的位置两侧，壳体和导流罩均采用一段贴合曲面，当一个叶片的边缘与所述贴合曲面的一端贴合时，与此叶片相邻的叶片的边缘正好与所述贴合曲面的另一端贴合；针对空气等弹性流体，所述贴合曲面覆盖范围可以更多，在全部所述叶片的旋转过程中，始终有多个所述叶片与所述贴合曲面贴合，相当于存在多个连续的封闭变容空间接力推挤流体，形成阶梯压差，以提高弹性流体压缩比。
同时，本发明采用了一种720度圆内旋轮线曲线同步滑槽，当所述叶轮旋转时，所述叶片顶端的同步爪沿所述同步滑槽运动，引导所述叶片与所述转轮按照1：2的转速比同步旋转。
所述720度圆内旋轮线曲线方程及原理如图1所示，a点、b点为所述同步爪突出滑杆的轴心位置，C点为所述叶片的轴心位置，O点为所述转轮的轴心位置，也是坐标原点，X、Y为平面坐标轴，a点和b点到C点的距离均为R2， C点到O点的距离为R1,C点的运动轨迹为10；a和b两点相对C点的运动轨迹为11；当C点绕O点转动时，a点和b点绕C点同步转动，转动过程中C点与O点的连线与X轴的夹角为T，a点和b点绕C点的转速与C点绕O点的转速比为1：2，a点和b点的运动轨迹为同一条720度圆内旋轮线12； a点的平面坐标值为Xa、Ya，其曲线方程为：
Xa=R1*cos(T)+R2*sin(T/2)，
Ya=R1*sin(T)-R2*cos(T/2)，
T=0~720度；
b点的平面坐标值为Xb、Yb，其曲线方程为：
Xb=R1*cos(T)-R2*sin(T/2)，
Yb=R1*sin(T)+R2*cos(T/2)，
T=0~720度；
相对的，当C点绕O点转动且a点和b点沿曲线12运动时，a点和b点绕C点的转速与C点绕O点的转速之比为1：2。
进一步的，为了提高同步爪沿同步滑槽运动的稳定性，可以采用两条中心对称的上述曲线错位180度叠加。
进一步的，所述同步滑槽还可采用磁性导轨代替，以减少摩擦，降低噪音。
所述同步滑槽的作用在于约束或引导所述同步爪上嵌入凹槽的滑杆的运动轨迹；除此之外，现有技术可采用的滑槽或导轨结构众多，不一一列举。
有益效果：
本发明提供了一种结构简单的旋转叶片泵/马达，适用多种流体，工况可逆，进出流向可逆，能效高，通过叶片及导流结构的差异设计，可分别作为水泵、水轮机、空气泵/马达、液压泵/马达的设计原型。
附图说明
图1是720度圆内旋轮线曲线方程示意图
图2是图3的C向剖视图
图3是图2的A向剖视图
图4是图2的B向剖视图
图5是图3中所述转轮3旋转30度后的视图
图6是图4中同步滑槽用叠加滑槽替代后的视图
具体实施方式
如图2、图3、图4所示，本实施例提供了一种6个均布叶片的泵/马达，包括6个叶片1、6个同步爪2、转轮3、动力轴4、同步滑槽5、导流罩6、壳体7及2个流体进出端口8。
所述叶片1与所述转轮3活动连接，所述叶片1可以相对所述转轮3自转；每个所述叶片1的顶端固定连接有所述同步爪2，所述同步爪2的突出滑杆嵌入所述同步滑槽5的凹槽中；所述转轮3与所述动力轴4固定连接；当所述叶片1受流体驱动（马达工况）或所述转轮3受所述动力轴4驱动（泵工况）时，所述叶片1随所述转轮3公转，同时，与所述叶片1连接的所述同步爪2的突出滑杆沿所述同步滑槽5的凹槽运动，进而引导所述叶片1在随所述转轮3公转的同时，以1：2的转速比自转，即所述叶片1的自转转速与所述转轮3的转速比为1：2。
如图3所示，内导流罩6最右端点离壳体7的距离等于所述叶片1中心点的厚度。
如图5所示，6个所述叶片1的宽度相同，且相邻叶片1在运动过程中的最近两点的距离为0，此位置在所述导流罩6的最右端。
如图5、图6所示，所述叶片1在旋转过程中，始终有一条边线与所述内导流罩6贴近，即所述导流罩6的边缘曲线为所述叶片1外侧边缘运动轨迹的包络线。
如图5所示，所述壳体7上有一段贴合曲面9，当一个所述叶片1的边缘与所述贴合曲面9的一端贴合时，一个相邻的所述叶片1的边缘正好与所述贴合曲面9的另一端贴合，本实施例适合液体类流体。
图4所示为采用一条720度圆内旋轮线曲线的所述同步滑槽5与对应的所述同步爪2的配合实施例。
图6所示为采用两条中心对称的720度圆内旋轮线曲线的所述同步滑槽5与对应的所述同步爪2的配合实施例。
以上所述，仅是本发明的较佳实施方式，并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明实质对以上实施方式所作的任何修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种旋转叶片泵/马达，其是由叶片（1）、同步爪（2）、转轮（3）、动力轴（4）、同步滑槽（5）、内导流罩（6）、壳体（7）及接口（8）组成，其特征在于多个所述叶片（1）与所述转轮（3）活动连接，所述叶片（1）可以相对所述转轮（3）自转；每个所述叶片（1）的顶端固定连接有所述同步爪（2），所述同步爪（2）上的突出滑杆嵌入所述同步滑槽（5）的凹槽中；所述转轮（3）与所述动力轴（4）固定连接；当所述叶片（1）受流体驱动或所述转轮（3）受所述动力轴（4）驱动时，所述叶片（1）随所述转轮（3）公转，同时，与所述叶片（1）连接的所述同步爪（2）的突出滑杆沿所述同步滑槽（5）的凹槽运动，进而引导所述叶片（1）在随所述转轮（3）公转的同时，以1：2的转速比自转，即所述叶片（1）的自转转速与所述转轮（3）的转速比为1：2。
2.根据权利要求1所述的旋转叶片泵/马达，其特征是多个宽度相同的所述叶片（1）沿所述转轮（3）径向均匀分布，且所述叶片（1）的宽度为在确保相邻所述叶片（1）旋转过程中不出现相互碰阻的前提下的最大值。
3.根据权利要求1所述的旋转叶片泵/马达，其特征是所述叶片（1）在旋转过程中，始终有一条边线与所述内导流罩（6）贴近。
4.根据权利要求1所述的旋转叶片泵/马达，其特征是在与所述动力轴（4）的轴心线垂直方向上，内导流罩（6）离壳体（7）的最近点的距离等于叶片（1）中心点的厚度。
5.根据权利要求1所述的旋转叶片泵/马达，其特征是所述壳体（7）上有一段贴合曲面（9），当一个所述叶片（1）的边缘与所述贴合曲面（9）的一端贴合时，与此叶片（1）相邻的一个所述叶片（1）的边缘正好与所述贴合曲面（9）的另一端贴合。
6.根据权利要求1所述的旋转叶片泵/马达，其特征是壳体（7）上有一段贴合曲面（9），在全部所述叶片（1）的旋转过程中，始终有多个所述叶片（1）与所述贴合曲面（9）贴合，该特征仅适合气体类弹性流体。
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