CN107548437B - 用于旋转叶片装置的转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转叶片装置，更具体地但非排它地涉及旋转叶片发动机或泵。本发明还涉及适用于这种旋转叶片装置的转子组件。所述转子组件包括圆柱形转子主体，包括多个纵向延伸的接收槽，所述圆柱形转子主体还包括位于所述接收槽的径向内侧的中空芯；和多个叶片，每个叶片滑动设置在所述接收槽内部。所述转子组件的特征在于，所述叶片通过磁体结构偏离所述圆柱形转子，所述磁体结构包括位于所述叶片中的叶片磁体和位于所述转子主体的中空芯内部的相反转子磁体。

Description

用于旋转叶片装置的转子

技术领域

本发明涉及旋转叶片装置，更具体地但非排它地涉及旋转叶片发动机或泵。本发明还涉及适用于这种旋转叶片装置的转子组件。

背景技术

旋转发动机和泵在本领域是公知的。该技术的一个常见实施例利用具有多个叶片的转子，其中，所述叶片从所述转子径向向外延伸，所述叶片相对于转子可径向移位。更具体地，旋转叶片装置上的叶片在沿转子外壳的内壁移动时进出转子。采用离心力或弹簧将叶片推向外壁或抵靠外壁。在其延伸状态下，这些叶片在由转子驱动时与外壳(或气缸)的轮廓相适应。可移动叶片与转子组合使用导致在转子和外壳之间形成变化的容积室，所述转子相对于其所在的圆柱形外壳偏置安装，随着转子在外壳内转动，腔室容积发生改变。

旋转叶片泵的常见用途包括液压流体压缩和压缩空气泵，例如，飞机或卡车中的。小型旋转叶片泵也可用于饮水机、医疗分配泵、船用发动机上的水泵、压缩空气钻和许多其它应用。可以针对诸如炉空气喷射或发动机涡轮增压等高温工业应用，对用于制造泵和叶片的材料进行改性。旋转叶片泵作为真空泵在如，飞机应用、实验室真空系统以及医疗应用中工作得也很好，并用于从空调系统中排出和回收制冷剂。旋转叶片发动机在本领域中也是已知的。

为了保持旋转叶片装置的效率，可移动叶片的端部和外壳表面之间需要良好的密封。施加在叶片上的离心力本质上有助于确保在叶片端部和转子的外壳内表面之间形成良好的动态密封。然而，在一些情况下，离心力不足，因此提出了使用弹簧来增加旋转叶片的向外指向的偏压。然而，弹簧随着时间的推移磨损，对包含弹簧驱动叶片的旋转叶片装置的性能和可靠性产生不利影响。此外，其还使设备维护复杂化。

已经提出使用磁体代替弹簧来提供所需的偏压。虽然这样做很好，但在某些应用中有一些缺点与此解决方案有关。例如，在转子叶片和转子主体中安装磁体，空间有限，因此可以获得的最大磁通量由于几何约束受到可以使用的磁体尺寸和数量的限制。申请人的申请号为ZA2014/03295、发明名称为“旋转叶片装置”的待审申请中提出了一种克服这个缺点的方法，其内容通过引用结合在本文中。在本实施例中，转子磁体位于与叶片相邻的转子主体中，而不是如现有技术应用中已知的那样，在叶片槽下方运行。

与现有的基于磁体的解决方案相关的另一个缺点是，叶片也必须相当厚以容纳适当尺寸的磁体，因此在过程中会占据宝贵的腔室体积。

此外，现有转子主要由铁磁材料制成，这些铁磁材料与磁体产生的磁通量发生干扰，因此阻碍磁偏置的效率。

因此，本发明的目的是提供一种至少部分地减轻上述缺点的旋转装置。

本发明的另一个目的是提供一种是现有旋转装置的有用替代的旋转装置。

本发明的又一个目的是提供一种用于旋转装置中的转子，其将至少部分地减轻上述缺点。

本发明的另一个目的是提供一种用于旋转装置的转子，其将是现有转子的有用替代。

发明内容

根据本发明，提供一种适用于旋转装置的转子，所述转子包括：

圆柱形转子主体，包括多个纵向延伸的接收槽，所述圆柱形转子主体还包括位于所述接收槽的径向内侧的中空芯；和多个叶片，每个叶片滑动设置在所述接收槽内部；

其特征在于，所述叶片通过磁体结构偏离所述圆柱形转子，所述磁体结构包括位于所述叶片中的叶片磁体和位于所述转子主体的中空芯内部的相反转子磁体。

至少一个叶片磁体设置成朝向每个叶片的可操作内端区域。

优选地，所述至少一个叶片磁体位于所述叶片面向所述中空芯的一端。

至少一个转子磁体设置成位于所述转子的中空芯内部。

优选地，多个芯磁体位于所述中空芯内部。

至少两个具有相反极性的转子磁体设置成位于所述芯内部，以使所述两个磁体在所述芯内部相互推离。所述两个磁体可能导致在所述芯的近端区域中限定第一磁极性，并且在所述芯的远端中限定相反极性。

优选地，所述芯内的所述两个转子磁体中的每个设置成包括端对端堆叠的一组单独磁体以限定功能单一的磁体。

所述转子主体可以是实质上为实心圆柱形结构的形式，所述实心圆柱形结构中设置有接收槽和中空芯。

所述中空芯的一端可以是盲端，而所述中空芯的相对端可以是开口端。

所述转子可以包括用于可拆卸地封闭所述中空芯的开口端的栓。

所述转子主体设置成由非磁性材料制成。

优选地，所述转子主体由有色金属材料制成。

本发明的另一个特征提供了在所述中空芯和所述接收槽之间延伸的孔。

更具体地，所述孔设置成从所述中空芯径向向外延伸到所述接收槽，更具体地，延伸到所述接收槽的基底。

在每个接收槽中可以设置至少两个孔，每个孔位于所述接收槽内的叶片内部的叶片磁体的位置附近，以便限制由所述转子主体构成的屏蔽效应。

附图说明

通过非限制性示例并参照附图对本发明的实施例进行了描述，其中：

图1是根据本发明实施例的用于旋转装置中的转子组件的分解立体图；

图2是位于转子外壳内部以形成旋转装置的经组装的图1所示转子组件的立体图；

图3是图2所示旋转装置的端面剖视图；以及

图4是根据本发明的转子组件的另一实施例的示意性侧面剖视图。

具体实施方式

参见附图，其中，相同的数字表示相同的特征，根据本发明的旋转装置的非限制性示例总体上由附图标记10表示。

旋转装置10包括可设置在补充性转子外壳12内部以便限定一部分旋转装置的转子组件11。各组件的细节设计可以发生变化并且并不重要，因为旋转装置的细节设计将由所述装置的具体利用目的所决定。根据本发明的原理可以在如，旋转泵、旋转压缩机和旋转发动机中得到应用，只要特定的旋转装置确实利用可径向移动的叶片。

转子11包括转子主体20和多个从所述转子主体可移位地延伸的叶片30。转子主体20为圆柱形结构，剖面为圆形。所述主体的长度和直径取决于特定应用所需的气缸容量。多个接收槽22设置在所述主体中，并且平行于圆柱形主体的纵向轴线延伸。总之，在这个具体实施例中，六个等距离间隔的接收槽22从转子主体20的中心沿径向向外延伸，从而将转子主体20分成六个扇区。

转子主体20具有中空芯25(或腔孔)，中空芯25的一端是封闭的盲端25.1，相对端26对环境开放，但是选择性可封闭，例如，通过栓50。栓50和孔的开口端26可以是，例如，螺纹互补的。因此，可密封的中心腔限定在转子主体20的中心。应注意，接收槽22不会一直延伸到中空腔孔，而是接收槽22的底端通过环形壁28与中空芯分离开来。孔27设置在该环形壁28中，这些孔从腔孔25径向向外延伸到接收槽22。孔27位于叶片磁体33(下文进行讨论)附近，并且用于降低环形壁28的屏蔽效果，从而改善叶片磁体33所经受的磁通量。转子主体20由有色金属材料制成，以减小主体20对磁场和由转子磁体形成的磁通量的影响。

转子磁体23(指位于所述转子中的磁体)位于转子主体20的中空芯25的内部。两个磁体位于所述芯25的内部，或者可选地，两组磁体位于所述芯25的内部，其中，每组用作单磁体。所述磁体定向成使得磁体的南北轴线与中空芯25的纵向轴线共轴。两个磁体方向相反，或者可选地，两组磁体方向相反，以便在中空芯25的近端区域中相同的磁极彼此面对，并且两个磁体或磁体组因而彼此排斥。在这个示例中，北磁极位于所述芯25的近端区域，而南磁极位于所述芯25的相对的远端。这样做的最终效果是在中空芯25的近端区域形成组合的北磁极，而在中空芯25的远端区域形成两个南磁极。这种结构的优点是磁通量可以显著高于转子磁体相邻于每个接收槽的实施例。可以使用更多和更大的磁体，因为与转子磁体容纳于中空芯的结构相关联的几何约束得到减小。上述也意味着可以减小叶片磁体33的尺寸，这在下面进行更详细的描述。

每个叶片30为材料块31的形式，所述材料块31构造并设计成装配在接收槽22内部。叶片磁体33(指位于叶片中的磁体)设置在将要使用且位于接收槽22内部的叶片的端部区域，并且具体地位于所述端部区域的端面中。叶片磁体33和转子磁体23构造成彼此相对，以便使叶片偏离转子主体。叶片30的相对端32至少部分地是弧形的或锥形的，并且在使用中邻接并且形成抵靠转子外壳内壁12.1的密封件。这种结构的效果在于，磁体提供了与弹簧通常提供的偏压力在功能上相似的偏压力，但是没有与弹簧相关联的额外的复杂性和可靠性问题。因此，磁体结构将确保叶片被持续地推向转子外壳，以确保在转子和定子之间形成连续且有效的密封。

在一个示例中，例如，图4所示实施例，提供了第二组叶片磁体34，其位于每个叶片30的近端区域中。第二组叶片磁体34的极性将与第一组叶片磁体33的极性相反，以使第二组叶片磁体34在转子磁体23的内端处极性相反。这将增加施加在叶片30上的力。在本实施例中，在转子环28的近端区域中，孔27也将设置在转子主体20中。

应理解，即使图4中的每个转子磁体组中示出四个磁体，所述四个磁体也用作具有端子北极(在这种情况下，在中空芯的近端区域中)和端子南极(在本实施例中，在中空芯的远端区域中)的单磁体。因此，可以使用任意数量的磁体(甚至是两个细长的单磁体)，只要限定了端子北极和南极。转子磁体的极性轴(延伸穿过磁极的轴)垂直于叶片磁体的极性轴，这一事实导致对中空芯内部的磁通量得以增加的磁体进行使用的能力，因为这使得基本上能够使用所述芯的整个长度。

在本实施例中，由于以下原因，转子磁体产生较强的磁通量：

-使用有色转子主体；

-通过将磁体容纳在中空芯25中使用较大的(即，较强的)和/或更多的转子磁体；以及

-设置了孔27。

由于这种较强的磁通量，叶片磁体33的所需磁通量会减少，因此叶片磁体的尺寸可以更小。这意味着叶片30的厚度现在也可以减小，从而导致摩擦减少，并且还能够使用更多级或更多的腔室-在这种情况下为6。

应理解，上述仅是本发明的一个实施例，并且在不脱离本发明的精神和/或范围的情况下可以存在许多变化。

Claims (9)

1.一种适用于旋转装置的转子，所述转子包括：圆柱形转子主体，包括多个纵向延伸的接收槽，所述圆柱形转子主体还包括位于所述接收槽的径向内侧的中空芯；和多个叶片，每个叶片滑动设置在所述接收槽内部；其中，

所述叶片通过磁体结构偏离所述圆柱形转子主体，所述磁体结构包括位于所述叶片中的叶片磁体和位于所述转子主体的中空芯内部的与所述叶片磁体相反的转子磁体；并且，

其中，至少两个具有相反极性的转子磁体位于所述中空芯内部，以使所述至少两个转子磁体在所述中空芯内部相互推离。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，至少一个叶片磁体朝向每个叶片的可操作内端区域设置。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述中空芯内部的所述至少两个转子磁体中的每个包括端对端堆叠的一组单独磁体以限定功能单一的磁体。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子主体是实质上为实心圆柱形结构的形式，所述实心圆柱形结构中设置有接收槽和中空芯。

5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，所述转子主体由非磁性材料制成。

6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，孔在所述中空芯和所述接收槽之间延伸。

7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，所述孔从所述中空芯径向向外延伸到所述接收槽的基底。

8.根据权利要求6或7所述的转子，其特征在于，在每个接收槽中设置至少两个所述孔，每个孔位于所述接收槽内的叶片内部的叶片磁体的位置附近，以便限制由所述转子主体构成的屏蔽效应。

9.一种旋转叶片装置，其特征在于，包括如权利要求1所述的转子。