CN1075866C - 支靠式摆轮流体发动机 - Google Patents
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Abstract
一种支靠式摆轮流体发动机，由蜗壳(1)、支靠式摆轮(2)或(2’)、支靠式转子(3)或(3’)、传动轴(4)、带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)所组成，由于设置了小浅孔或小浅槽以及限位支靠面，避免了硬性划伤和减少硬摩擦，适用于润滑条件差或带有固体颗粒的液体及含气量不多的气液两相流体的压差能回收和液压传动，具有结构简单、摩擦损耗小、安全可靠、寿命长、能量回收效率高的优点，具有较大的实施价值和社会经济效益。
Description
本发明属于流体发动机，尤其是支靠式摆轮流体发动机，主要用于润滑条件差或带有固体小颗粒的液体、含气量不多的气液两相流体压差能的回收利用和液压传动的场合。
在本发明之前，通常使用的流体发动机为滑片式液压马达、齿轮液压马达之类，滑片式液压马达主要由蜗壳、滑片、转子、转动轴、端盖所组成，流体从滑片式液压马达进口处流入，由于滑片正、背面的流体存在压差，在该压差力的推动下，滑片将该力传给转子，使转子和转动轴转动，流体从滑片式液压马达出口流出，于是把流体的压力位能转换为转子转动作功的机械能输出，达到流体压力位能回收利用和液压传动的效果，它具有流体额定工作压力较高、能量转换效率高等优点，还能用于流体压强降低时比容增大明显的场合，但结构较复杂，摩擦损耗大，对流体中的污物敏感，容易出故障等缺点。齿轮液压马达是由壳体、两个齿轮、传动轴、端盖所组成，由于齿轮是套装在壳体内并保持齿轮啮合，在液体通道内齿尖与壳体内表面是有微小间隙，液体从齿轮液压马达进口处流入，处于流体通道中的齿轮，齿的正、背面的液体出现压差，齿在压差力的推动下使齿轮转动带动传动轴转动，液体从齿轮液压马达出口处流出，把液体的压力位能转换为齿轮转动的机械能输出，达到液体压力位能的回收利用和液压传动的效果，它结构简单、能量转换效率中等，用于液体压差能回收和液压传动，但它对液体中的污物敏感，齿的啮合面容易磨损、容易出故障，使用寿命短等缺点。还有，浙江工业大学(原名浙江工学院)由方人琪发明的专利，申请号为89101173.0的摆轮式流体发动机，它主要由蜗壳、摆轮、转子、端盖、转动轴所组成，它的特点是转子与蜗壳间构成流体的喇叭形通道，并被摆轮分隔成个以上的密封室，创造了流体从喇叭形通道通过时形成逐级膨胀的条件，从而它不但能回收液体压差能中的机械能，还能回收其内能部份，当流体夹带固体颗粒进入它的喇叭形通道时，在离心力的作用下会将其摔向蜗壳的内表面，由于摆轮是套在转子的开口孔中能转动，所以摆轮随转子转动时遇到蜗壳内表面的固体颗粒时，摆轮会被挤开让它通过而避免摆轮被固体颗粒卡死的危险，这项专利的突出优点，它能回收流体压差能中的内能部分，效率较高，对流体中夹带固体颗粒不很敏感，使用安全可靠，可用于液体、气液两相流体及气体的压差能回收和传动，它的缺点是当流体压差大时摆轮叶尖与蜗壳内表面摩擦太大，叶尖磨损严重，蜗壳内表面及两端盖处于流体通道表面容易划伤，使用寿命短。
本发明的任务是提供一种结构相对简单、摩擦损耗小、摆轮能逼退和让开在其滑动表面上流体中夹带的固体颗粒、使用安全可靠、寿命长、能量回收效率高、可用于液体、气液混合流体压差能回收与液压传动的支靠式摆轮流体发动机。
一种支靠式摆轮流体发动机，包含有蜗壳(1)、支靠式摆轮(2)或(2’)、支靠式转子(3)或(3’)、传动轴(4)、带孔穴端盖(5)或带槽穴盖(5’)，其中支靠式转子(3)或(3’)的形状为圆柱形，其圆周上开有开口圆孔及供嵌进支靠式摆轮(2)或(2’)的槽，支靠式摆轮(2)或(2’)的A端套在支靠式转子(3)或(3’)的开口孔中，支靠式转子(3)或(3’)通过键与传动轴(4)固定在一起，支靠式摆轮(2)或(2’)、支靠式转子(3)或(3’)、传动轴(4)组成转动组件并通过传动轴(4)一起套在带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)的轴承内，二个带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)通过螺钉与蜗壳(1)连接固定，支靠式摆轮(2)或(2’)、支靠式转子(3)或(3’)的侧面与二个带孔穴端盖(5)或二个带槽穴端盖(5’)之间为无间隙滑配合(或间隙很小)，蜗壳(1)与支靠式转子(3)或(3’)配合部分的内腔是圆孔面，支靠式转子(3)或(3’)与蜗壳(1)内腔的圆孔面构成配合关系保持微小间隙，其特征是蜗壳(1)是由同轴的一个大圆孔面和一个小圆孔面组成，或由同轴的两个小圆孔面和两个小圆孔面组成，大圆孔面与大圆孔面、小圆孔面与小圆孔面以轴成对称关系，大圆孔面与小圆孔面以过渡曲面连接，大圆孔面可以均匀设置轴向小浅槽，或不设置轴向小浅槽，支靠式转子(3)或(3’)圆柱上开有与支靠式摆轮(2)或(2’)A端相配合的开口孔并设有定位支靠面D1或D2，支靠式摆轮(2)或(2’)设有与支靠式转子(3)或(3’)的圆柱面上的开口孔和定位支靠面D1或D2相配合的圆柱面以及定位支靠面C1或C2，带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)在流体通道上设有供工质流体中夹带固体小颗粒退让的带刀口的小浅槽或小浅孔，蜗壳(1)的大圆孔面与支靠式转子(3)或(3’)的圆柱面组成等截面环形通道，并与蜗壳(1)的进口与出口构成通路，当支靠式转子(3)或(3’)运转时，支靠式摆轮(2)或(2’)摔开，支靠式摆轮(2)或(2’)的定位支靠面C1或C2分别与支靠式转子(3)或(3’)的定位支靠面D1或D2相接触，支靠式摆轮(2)或(2’)将流体的环形通道分隔成彼此独立的6个密封室。
本发明与本人发明的专利89101173.0相比的技术进步，在本发明的支靠式转子(3)或(3’)与支靠式摆轮(2)或(2’)之间设置了支靠面D1或D2,C1或C2，从而改变了原专利中摆轮所受的流体压差力由转子和蜗壳内表面支承为全部由支靠式转子(3)或(3’)的支靠面D1或D2承担，消除了支靠式摆轮(2)或(2’)叶尖与蜗壳(1)之间在流体通道内的硬接触，把压差力几乎全部用于推动支靠式转子(3)或(3’)转动的有用功，减少了摩擦功损失，消除了支靠式摆轮(2)或(2’)与蜗壳(1)直接接触所造成的划伤和磨损，带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)在整个流体通道中设置了许多均匀分布带有刀口的小浅槽或小浅孔，使挤进支靠式摆轮(2)或(2’)与带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)之间的缝隙中的固体小颗粒，当支靠式摆轮(2)或(2’)滑动通过小浅孔或小浅槽时，它就会掉进小浅孔及小浅槽中，或被刀口切破，当小浅孔或小浅槽脱离支靠式摆轮(2)或(2’)遮挡后，固体小颗粒在流体冲刷下将被卷进流体中带出机器，使摩擦力减小，避免或缓解滑动表面划伤，有效地降低了机器对污物的敏感，因此，使机器在运行中更可靠、更安全、效率更高，能用于润滑条件差、流体中带有固体小颗粒的流体与含气量不多的气液两相流体压差能的回收利用和液压传动。
图1，为支靠式摆轮流体发动机的结构示意图。
其中1-蜗壳，2-支靠式摆轮，3-支靠式转子，4-传动轴，5-带孔穴端盖。
图2，图3为支靠式摆轮流体发动机的工作原理图。
其中1-蜗壳，2或2’-支靠式摆轮，3或3’-支靠式转子，4-传动轴，5或5’-带孔穴端盖或带槽穴端盖。
图1、图2、图3为本发明的实施例。如图1、图2、图3所示，支靠式摆轮流体发动机，包含有蜗壳(1)、支靠式摆轮(2)或(2’)、支靠式转子(3)或(3’)、传动轴(4)、带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)，其中支靠式转子(3)或(3’)的形状为圆柱形，其圆周上开有开口圆孔及供嵌进支靠式摆轮(2)或(2’)的槽，支靠式摆轮(2)或(2’)的A端套在支靠式转子(3)或(3’)的开口孔中，支靠式转子(3)或(3’)通过键与传动轴(4)固定在一起，支靠式摆轮(2)或(2’)、支靠式转子(3)或(3’)、传动轴(4)组成转动组件并通过传动轴(4)一起套在带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)的轴承内，二个带孔穴端盖(5)或二个带槽穴端盖(5’)通过螺钉与蜗壳(1)的连结固定，支靠式摆轮(2)或(2’)、支靠式转子(3)或(3’)的侧面与二个带孔穴端盖(5)或二个带槽穴端盖(5’)之间为无间隙滑配合(或间隙很小)，蜗壳(1)与支靠式转子(3)或(3’)配合部分的内腔是圆孔面，支靠式转子(3)或(3’)与蜗壳(1)内腔的圆孔面构成配合关系保持微小间隙，蜗壳(1)是由同轴的一个大圆孔面和一个小圆孔面组成，大圆孔面与小圆孔面以过渡曲面连接，支靠式转子(3)或(3’)的圆柱上开有与支靠式摆轮(2)或(2’)A端相配合的开口孔并设有定位支靠面D1或D2，支靠式摆轮(2)或(2’)设有与支靠式转子(3)或(3’)的圆柱面上的开口孔和定位支靠面D1或D2相配合的圆柱面以及定位支靠面C1或C2，带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)在流体通道上设有供工质流体中夹带固体小颗粒退让的带刀口的小浅槽或小浅孔，蜗壳(1)的大圆孔面与支靠式转子(3)或(3’)的圆柱面组成等截面环形通道，并与蜗壳(1)的进口与出口构成通路，当支靠式转子(3)或(3’)运转时，支靠式摆轮(2)或(2’)摔开，支靠式摆轮(2)或(2’)的定位支靠面C1或C2分别与支靠式转子(3)或(3’)的定位支靠面D1或D2相接触，支靠式摆轮(2)或(2’)将流体的环形通道分隔成彼此独立的密封室。
当高压流体从支靠式摆轮流体发动机的进口流入，在流体的冲击下，支靠式摆轮(2)或(2’)A端套在支靠式转子(3)或(3’)开口孔上，B端就会张开，当支靠式摆轮(2)或(2’)的支靠面C1或C2与支靠式转子(3)或(3’)的支靠面D1或D2接触，形成密封室，支靠式摆轮(2)或(2’)的正面与背面的流体就会形成压差，从而压差力作用在支靠式摆轮(2)或(2’)上，推动支靠式转子(3)或(3’)转动，产生旋转离心力，使通道上的支靠式摆轮(2)或(2’)摔开将环形流体通道分隔成6个(V1-V2)密封室，由于支靠式摆轮(2)或(2’)B端与蜗壳(1)之间存在间隙，与两带孔穴端盖(5)或两带槽穴端盖(5’)之间也存在间隙，因而，封闭在密封室中的流体在机器进出口流体总压差力的作用下，相邻密封室之间流体会浅漏，使流道上的每个支靠式摆轮(2)或(2’)正面与背面就会依次形成压差，使机器进出口流体总压差被分隔成6个分压差之和，支靠式摆轮流体发动机就依靠流体通道中的各支靠式摆轮(2)或(2’)两侧分压差力的共同作用下推动支靠式转子(3)或(3’)带动传动轴(4)转动，于是流体从出口流出，将流体的压差能转变为传动轴(4)的机械能输出。从而克服了硬摩擦，能量回收效率高，能用润滑条件差和带有固体小颗粒的液体和含气量不多的气液两相流体的压差能回收利用和液压传动，为工业过程中高压差流体的压差能回收提供了可能，具有较大的实施价值和社会经济效益。
Claims (1)
1．一种支靠式摆轮流体发动机，包含有蜗壳(1)、支靠式摆轮(2)式(2’)、支靠式转子(3)或(3’)、传动轴(4)、带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)，其中支靠式转子(3)或(3’)的形状为圆柱形，其圆周上开有开口圆孔及供嵌进支靠式摆轮(2)或(2’)的槽，支靠式摆轮(2)或(2’)的A端套在支靠式转子(3)或(3’)的开口孔中，支靠式转子(3)或(3’)通过键与传动轴(4)固定在一起，支靠式摆轮(2)或(2’)、支靠式转子(3)或(3’)、传动轴(4)组成转动组件并通过传动轴(4)一起套在带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)的轴承内，二个带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)通过螺钉与蜗壳(1)连接固定，支靠式摆轮(2)或(2’)，支靠式转子(3)或(3’)的侧面与二个带孔穴端盖(5)或二个带槽穴端盖(5’)之间为无间隙滑配合(或间隙很小)，蜗壳(1)与支靠式转子(3)或(3’)配合部分的内腔是圆孔面，支靠式转子(3)或(3’)与蜗壳(1)内腔的圆孔面构成配合关系保持微小间隙，其特征是蜗壳(1)是由同轴的一个大圆孔面和一个小圆孔面组成，或由同轴的两个小圆孔面和两个小圆孔面组成，大圆孔面与大圆孔面、小圆孔面与小圆孔面以轴成对称关系，大圆孔面与小圆孔面以过渡曲面连接，大圆孔面可以均匀设置轴向小浅槽或不设轴向小浅槽，支靠式转子(3)或(3’)圆柱面上开有与支靠式摆轮(2)或(2’)A端相配合的开口孔并设有定位支靠面D1或D2，支靠式摆轮(2)或(2’)设有与支靠式转子(3)或(3’)的圆柱面上的开口孔和定位支靠面D1或D2相配合的圆柱面以及定位支靠面C1或C2，带孔穴端盖(5)或带槽穴端盖(5’)在流体通道上设有供工质流体中夹带固体小颗粒退让的带刀口的小浅槽或小浅孔，蜗壳(1)的大圆孔面与支靠式转子(3)或(3’)的圆柱面组成等截面环形通道，并与蜗壳(1)的进口与出口构成通路，当支靠式转子(3)或(3’)运转时，支靠式摆轮(2)或(2’)摔开，支靠式摆轮(2)或(2’)的定位支靠面C1或C2分别与支靠式转子(3)或(3’)的定位支靠面D1或D2相接触，支靠式摆轮(2)或(2’)将流体的环形通道分隔成彼此独立的密封室。
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