CN108590772A - 一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构，包括壳体、转子、多个长方形的叶片，转子的侧壁上沿轴向间隔开有多个与叶片一一对应的条形通槽，每个叶片的均插设在至对应的通槽中，一端沿其对应通槽延伸并靠近转子腔的内壁，叶片的一端设有一个圆杆，圆杆与叶片转动连接，转子腔的两侧内侧壁上开有与圆杆延伸出叶片的端部分别对应的环形凹槽，每个圆杆的端部均伸入其对应的环形凹槽内，并可在环形凹槽内滚动，以使转子在转子腔内转动时，每个圆杆的端部分别在其对应的环形凹槽内滚动。本发明提供一种可有效减少叶片与壳体之间的摩擦的叶片式转子机械结构。

Description

一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构
技术领域
本发明涉及动力机械及相关领域。更具体地说，本发明涉及一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构。
背景技术
现有的叶片泵及叶片式转子马达因叶片受向心力作用产生摩擦，使叶片和缸壁磨损而至机械寿命缩短，且机械能效率低，叶片泵及叶片式转子马达等设备也因此类问题困扰而无法进一步推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种可有效减少叶片与缸壁之间的磨损、提高机械效率的叶片式转动结构。
为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构，包括壳体、转子、转轴多个长方形的叶片，所述壳体内部具有圆柱体形的转子腔，所述壳体上开有均与所述转子空腔连通的进料口和出料口，所述转子圆心与所述转子腔的圆心偏心设置，所述转轴同轴贯穿所述转子设置，且其两端分别穿过所述转子腔的两侧端部并延伸至所述壳体外，所述转子的侧壁上沿轴向间隔开有多个与所述叶片一一对应的条形通槽，其特征在于，每个所述叶片均插设在对应的所述通槽中，其一端沿所述通槽延伸并紧贴所述转子腔的内壁，所述叶片靠近转子圆心的一端开有一个通孔，所述叶片通孔中设有一个圆杆。所述圆杆与所述叶片转动连接，并且所述圆杆端部伸出所述叶片。所述转子腔的上下两侧内侧壁上开有与所述圆杆端部分别对应的环形凹槽，每个圆杆的两个端部均伸入其对应的所述环形凹槽内，并可在所述环形凹槽内滚动，以使转子在转子腔内转动时，每个所述圆杆的两个端部分别在其对应的所述环形凹槽内转动，叶片运动产生的向心力转化为所述圆杆与所述凹槽的相互压力。
优选的是，所述叶片靠近所述转子圆心的一端开有一个通孔，叶片通孔中设有一个圆杆。圆杆与所述叶片转动连接，并且所述圆杆端部伸出叶片。所述转子腔的上下两侧内侧壁上开有与所述圆杆端部分别对应的环形凹槽，每个圆杆的两个端部均伸入其对应的所述环形凹槽内，并可在所述环形凹槽内滚动，
优选的是，所述的一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构中，每个所述通孔内均设有轴承，所述轴承的外圈与所述通孔的内壁连接，其内圈与所述圆杆连接。
优选的是，所述的一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构中，当所述转子腔为圆柱体时，以所述转子的圆心为原点且以转子和转子腔的圆心的连接线为极轴建立极坐标系，则所述转子腔任一内侧壁上的所述环形凹槽在所述极坐标系中的极坐标方程如下：
其中，a为与所述转子腔的圆心到所述原点的距离；r为所述转子腔的半径；l为所述叶片沿所述转子腔径向的长度。
优选的是，所述的一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构中，每个所述叶片靠近转子腔的一端均可设有密封条，以使所述转子在所述转子腔内高速转动时，每个所述叶片上的密封条的一侧与所述转子腔的内壁紧密贴合。
优选的是，所述的一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构中，所述密封条由硬质材料制成。
本发明提供的防磨损的叶片式转子机械结构有效的消除了叶片因向心力作用与缸壁之间产生的摩擦力，从而减少机械构件的磨损，同时也能降低叶片工作时的机械噪音，有效的提高现有的叶片泵及叶片式转子马达等机械的使用性能，减小能量损耗。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的防磨损的叶片式转子机械结构的结构示意图；
图2为本发明所述的叶片的结构示意图；
图3为本发明所述的环形凹槽的结构示意图；
图4为本发明所述的防磨损的叶片式转子机械结构的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-图4所示，本发明的实施例提供了一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构，包括壳体1、转子2、转轴4多个长方形的叶片3，所述壳体1内部具有圆柱体形的转子腔11。所述壳体1上间隔开有均与所述转子腔11连通的进料口12和出料口13。所述转子2的圆心与所述转子腔11的圆心作偏心设置。所述转轴4同轴贯穿所述转子2的圆心设置，且其两端分别穿过所述转子腔11的两侧端部并延伸至所述壳体1外。所述转子2的侧壁上沿轴向间隔开有多个与所述叶片3一一对应的条形通槽21，每个所述叶片3的均插设在对应的所述通槽21中，其一端沿对应的所述通槽方向延伸，并靠近所述转子腔11的内壁。所述叶片3的一端设有一个圆杆5，圆杆5与所述叶片3转动连接。所述转子腔11的两侧内侧壁上开有与所述圆杆5延伸出叶片3的两个端部分别对应的环形凹槽14，每个所述圆杆5的端部均伸入其对应的所述环形凹槽14内，并可在所述环形凹槽14内滚动，以使所述转子2在所述转子腔11内转动时，每个所述圆杆5的端部分别在其对应的所述环形凹槽14内滚动。
上述技术方案中，防磨损的叶片式转子机械结构的壳体1内部具有柱体形的转子腔11，并在壳体1上间隔开有均与转子腔11连通的进料口12和出料口13。将转子2的圆心与转子腔的圆心偏心设置在转子腔11内。可利用气体或者液体为介质，介质从进料口12进入到转子腔11中，再从出料口13排出至转子腔11外。通过介质在转子腔11内的转动，带动转子2在转子腔11中和转轴4一起绕轴心转动，或转子2、叶片3共同推动介质流过进出口。转轴4同轴贯穿所述转子2的圆心设置，且其至少一端穿过所述转子腔11的侧面端部并延伸至所述壳体1外。这样转子2在转子腔11中转动时，转轴4随转子转动，并向外输出扭矩，或升高介质压力，又或抽空介质。其结构类似于叶片式气动马达，叶片式气动马达利用压缩空气作为动力源，当压缩空气从进气口进入气室后立即喷向叶片3作用在叶片3的外伸部分，产生扭矩带动转子作逆时针转动，输出旋转的机械能，废气从排气口排出，若进、排气口互换.则转子反转，输出相反方向的机械能。转子高速转动使叶片3产生的离心力由圆杆5和环形凹槽14的相互作用力抵消，使得叶片3紧贴转子腔的内壁无摩擦运动，提高机械能效率，并能保证密封。本方案中，转子2的侧壁上沿轴向间隔开有多个与叶片3一一对应的条形通槽21，每个叶片3均设置在对应的通槽21中，其一端沿所述通槽方向延伸并靠近所述转子腔11的内壁，为了消除转子腔11的内壁和叶片3之间的摩擦，在每个叶片3靠近转子圆心的一端设有一个贯穿叶片3的通孔，圆杆5设置于通孔中，圆杆5与叶片3转动连接，圆杆5与叶片3之间的连接方式有很多，可在叶片3上设置与圆杆5对应的通孔，并在通孔内设置轴承，将圆杆5伸入通孔内并与轴承连接，这样就实现了圆杆5与叶片3之间的转动连接，也可以不设轴承，圆杆5与叶片3之间滑动连接。圆杆5的端部伸出叶片的通孔外。转子腔11的两侧内侧壁上开有与圆杆5的两个的端部分别对应的环形凹槽14，每个圆杆5的端部分别伸入其一侧的所述环形凹槽14内，以使转子2在所述转子腔11内转动时每个圆杆5的端部在所述环形凹槽14内滚动，如图1所述，圆杆5端部的运动轨迹如图1中的虚线，通过圆杆5的端部在环形凹槽14内的相互作用力，消除了叶片3与转子腔11的内壁之间的摩擦，提高叶片3和壳体1的使用寿命，减少了能量损失。
在上述技术方案中，在叶片3靠近转子圆心的一侧均沿通槽21的长度方向设有贯穿叶片3的通孔，将圆杆5穿过对应的通孔，圆杆延伸至通孔两侧外部，并分别伸入其一侧的所述环形凹槽14内，以使所述转子2在所述转子腔11内转动时，每个所述圆杆5的端部分别在其一侧的所述环形凹槽14内滚动。圆杆5的端部伸入的环形凹槽14，是叶片3靠近转子中心的一侧边在转子腔侧壁上运动轨迹的垂直投影，环形凹槽14的深度和宽度要容纳圆杆5在内滚滑，保证运动无摩擦且有效密封。
所述的这一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构中，每个所述通孔内均设有轴承，所述轴承的外圈与所述通孔的内壁连接，其内圈与贯穿所述通孔的第二圆杆连接，也可以不设轴承，圆杆与叶片滑动连接。在小型机械中，圆杆5也可与叶片钢性连为一体，在圆杆5两端设置轴承或滑套，以减少圆杆5与环形凹槽14的摩擦。
所述的一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构中，当所述转子腔11为圆柱体时，以所述转子2的圆心为原点，以转子和转子腔两个的圆心连接线为极轴建立极坐标系，则所述转子腔11任一内侧壁上的所述环形凹槽14在所述极坐标系中的极坐标方程如下：
其中，a为与所述转子腔11的圆心到所述原点的距离；r为所述转子腔11的半径；l为所述叶片3沿所述转子腔11径向的长度。
所述的一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构中，每个所述叶片3的一端均设有密封条，以使所述转子2在所述转子腔11内转动时，每个所述叶片3上的密封条的一侧紧贴所述转子腔11的内壁运动。
在上述技术方案中，为了进一步提高叶片3与转子腔11内壁之间的密封，在所述叶片3靠近转子腔的一端均设有密封条，以使转子2在所述转子腔11内转动时，每个叶片3的上的密封条的一侧紧贴转子腔11的内壁运动，从而提升叶片3与转子腔11之间的密封。此外，也可在叶片3靠近转子腔的一端嵌入一硬质圆柱形的滚柱，通过滚柱，实现叶片3在转子腔11内运动过程中，其与转子腔11的内壁通过滚柱接触，以便有效密封。
所述的一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构中，所述密封条由硬质材料制成。
在上述技术方案中，采用硬质材料制作密封条，可以保证其密封条的强度。
如图1-图4所示，本发明的实施例提供还提供一种防磨损的叶片式转子结构，包括壳体1、转子2、转轴4和多个长方体形的叶片3，所述壳体1内部具有柱形的转子腔11，转子腔11可以为圆柱体，或者横截面为圆形，且两端小中间大的柱体，所述壳体1侧壁上间隔开有均与所述转子腔11连通的进料口12和出料口13，所述转子2为圆柱形，并沿所述转子腔11的长度方向可转动的偏心设置在所述转子腔11内，即转子的轴心线偏离转子腔的轴心线，但与之平行，所述转轴4同轴贯穿所述转子2，且其两端分别穿过所述壳体1的两端端部并延伸至所述壳体1外，所述转子2的侧壁上沿其轴向开有多个与所述叶片3一一对应的长方形的通槽21，所述通槽21的两端分别延伸至所述转子2的两端端部，多个所述通槽21沿所述转子2的周向等间距间隔分布，每个所述叶片3的一侧均插设在对应的所述通槽21中，其另一侧均伸出对应的所述通槽21，并延伸至靠近所述转子腔11内壁的位置，每个所述叶片3的一侧的两端均对称设有两个与其垂直的第一圆杆5，所述第一圆杆5的一端与所述叶片3转动连接，另一端为自由端，所述转子腔11的两端内壁同轴对称设有两个规格一致的环形的凹槽14，每个所述叶片3的两个所述第一圆杆5分别伸入所述转子腔11两端内壁的凹槽14内，并可沿所述凹槽14滑动，以使所述转子2在所述转子腔11内转动时，每个叶片3在对应的通槽21内滑动，每个所述第一圆杆5的自由端分别在其对应的所述环形凹槽14内转动。
上述技术方案中，防磨损的叶片式转子结构的壳体1内部具有柱体形的转子腔11，并在壳体1上间隔开有均与转子腔11连通的进料口12和出料口13，将转子2偏心的可转动的设置在壳体1内的转子腔11内，可利用气体或者液体为动力源，气体或者液体的动力源从进料口12进入到转子腔11中，再从出料口13中排出至转子腔11外，通过动力源在在空腔内的转动，带动转子2在壳体1内的转子腔11中偏心转动，转轴4同轴贯穿所述转子2设置，且其两端分别穿过所述转子腔11的两侧端部并延伸至所述壳体1外，这样转子2在壳体1内的转子腔11中偏心转动时，转轴4随转子转动，并向外输出转动，其结构类似于叶片3式气动马达，叶片3式气动马达利用压缩空气作为动力源，当压缩空气从进气口进入气室后立即喷向叶片3作用在叶片3的外伸部分，产生转矩带动转子作逆时针转动，输出旋转的机械能，废气从排气口排出，残余气体经排出；若进、排气口互换.则转子反转，输出相反方向的机械能。转子转动的离心力和叶片3底部的气压力、弹簧力使得叶片3紧密地抵在定子的内壁上，以保证密封，提高容积效率。本方案中，转子2的侧壁上沿轴向间隔开有多个与叶片3一一对应的通槽21，每个叶片3的一端均延伸其对应的通槽21中，其另一端沿其对应的所述转子2的径向延伸并靠近所述转子腔11的内壁，叶片3的另一端端部与内壁之间留有微小的间隙，一方面保持叶片的密封性，另一方面减少叶片3得另一端与内壁之间的摩擦。为了减少转子腔11内壁和叶片3之间的摩擦，在每个叶片3靠近其一端的两侧相对设有两个第一圆杆5，第一圆杆5与叶片3转动连接，第一圆杆5与叶片3之间的连接方式有很多，可在叶片3上开与第一圆杆5对应的盲孔，并在盲孔内设置轴承，将第一圆杆5的一端伸入盲孔内并与轴承连接，这样就实现了第一圆杆5与叶片3之间的转动连接，转子腔11的两侧内侧壁上开有与两个第一圆杆5的自由端分别对应的环形凹槽14，每个第一圆杆5的自由端分别伸入其一侧的所述环形凹槽14内，以使转子2在所述转子腔11内转动时，每个第一圆杆5的自由端分别在其一侧的所述环形凹槽14内转动，如图1所述，第一圆杆5的自由端的转动轨迹如图1中的虚线，通过将环形凹槽14、通槽21和转子腔11连通，通过第一圆杆5的自由端与环形凹槽14的内壁之间的摩擦力，减少叶片3的另一端与转子腔11的内壁之间的摩擦，提高叶片3和壳体1的使用寿命。
所述的一种防磨损的叶片式转子结构中，每个所述叶片3上的两个第一圆杆5均通过与二者同轴设置的第二圆杆连接，每个所述叶片3内对应其两个第一圆杆5的位置均设有贯穿所述叶片3两端的通孔，所述第二圆杆设置在所述通孔内，其两端分别伸出所述通孔的两端，并与两个所述第一圆杆5连接固定。
在上述技术方案中，通过第二圆杆连接每个叶片3上的两个第一圆杆5，并在叶片3靠近其一端的一侧均沿通槽21的长度方向设有贯穿叶片3的通孔，将第二圆杆以及两个第一圆杆5穿过对应的通孔，使第二圆杆设置在通孔内，第二圆杆分别延伸至通孔外部，并分别伸入其一侧的所述环形凹槽14内，以使所述转子2在所述转子腔11内转动时，每个所述第一圆杆5的自由端分别在其一侧的所述环形凹槽14内转动。每个所述叶片靠近转子中心的一端均沿所述环形凹槽14内，叶片轴所伸入的环形凹槽14，是原叶片在转子腔一端侧壁上的轨迹，槽的深度和宽度以容纳叶片轴在内滚滑为宜，并且叶片与缸壁接触但作用力为零，保证运动无摩擦且有效密封。
所述的一种防磨损的叶片式转子结构中，每个所述通孔的内壁上均同轴安装有轴承，所述第二圆杆穿过所述轴承的内圈，并与内圈连接固定。
在上述技术方案中，为了保证第一圆杆5和叶片3之间的转动，在每个通孔内均设有轴承，轴承的外圈与通孔的内壁连接，其内圈与贯穿通孔的第二圆杆连接，从而通过第二圆杆与轴承实现第一圆杆5与叶片3之间的转动连接。
所述的一种防磨损的叶片式转子结构中，当所述转子腔11为圆柱体时，以所述转子2的一端的圆心为原点建立极坐标系，则所述转子腔11一内侧壁上的所述环形凹槽14在所述极坐标系中的极坐标方程如下：
其中，a为与所述转子腔11一内侧壁的圆心到所述原点的距离；r为所述转子腔11的半径；l为所述叶片3沿所述转子腔11径向的长度。
所述的一种防磨损的叶片式转子结构中，每个所述叶片3的另一侧均设有密封条，所述密封条与所述转子腔11的内壁接触，并可随所述叶片3的转动沿所述转子腔11的内壁移动。
在上述技术方案中，为了进一步减缓叶片3与转子腔11内壁之间的摩擦，在所述叶片3的另一端均设有密封条，以使转子2在所述转子腔11内转动时，每个叶片3的另一端上的密封条与转子腔11的内壁抵触，从而减缓叶片3与转子腔11之间的直接摩擦。此外，也可在叶片3的另一端设置滚珠，通过滚珠，实现叶片3在转子腔11内转动过程中其另一端与转子腔11内壁通过滚珠接触，减少叶片3与转子腔11之间的直接摩擦。
所述的一种防磨损的叶片式转子结构中，所述密封条由钢质材料制成。
在上述技术方案中，采用钢质材料制作密封条，可以保证其密封条的强度。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (6)

1.一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构，包括壳体(1)、转子(2)、转轴(4)多个长方形的叶片(3)，所述壳体(1)内部具有柱体形的转子腔(11)，所述壳体(1)上开有与所述转子腔(11)连通的进料口(12)和出料口(13)，所述转子(2)的圆心在所述转子腔(11)内与转子腔的圆心偏心设置，所述转轴(4)贯穿所述转子(2)的圆心，且其至少一端穿过所述转子腔(11)的端部并延伸至所述壳体(1)外，所述转子(2)的侧壁上沿轴向间隔开有多个与所述叶片(3)一一对应的条形通槽(21)，其特征在于，每个所述叶片(3)均插设在至对应的所述通槽(21)中，其一端沿所述通槽(21)延伸并靠近所述转子腔(11)的内壁运动。
2.如权利要求1所述的一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构，其特征在于，每个所述叶片(3)靠近转子圆心的一侧均沿所述通槽(21)的长度方向设有贯穿所述叶片(3)的通孔，每个所述叶片(3)上的圆杆(5)均通过叶片(3)上的通孔贯穿叶片(3)，所述圆杆(5)延伸出叶片(3)的端部分别延伸至所述通孔外。
3.如权利要求2所述的一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构，其特征在于，所述转子腔(11)的两端内壁同轴对称设有两个规格一致的环形凹槽(14)，所述圆杆(5)延伸出叶片(3)的端部插入所述环形凹槽(14)内，可以随转子(2)和叶片(3)的运动在环形凹槽(14)内滚动。
4.如权利要求3所述的一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构，其特征在于，当所述转子腔(11)为圆柱体时，以所述转子(2)的圆心为原点，且以转子和转子腔的圆心的连接线为极轴，建立极坐标系，则所述转子腔(11)内侧壁上所述的环形凹槽(14)的极坐标方程如下：
其中，a为所述转子腔(11)的圆心到所述极坐标原点的距离；r为所述转子腔(11)的半径；l为所述叶片(3)沿所述转子(2)径向的长度。
5.如权利要求1-3任一项所述的一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构，其特征在于，每个所述叶片(3)靠近转子腔的一端均设有密封条，以使所述转子(2)在所述转子腔(11)内转动时，每个所述叶片(3)的上的密封条的一侧与所述转子腔(11)的内壁紧贴。
6.如权利要求5所述的一种提高机械效率的防磨损叶片式转子机械结构，其特征在于，所述密封条由硬质材料制成。
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