CN109209510A - 滑片连续容积式气轮动力机械 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及滑片连续容积式气轮动力机械，包括定子、转子、叶片、端盖，转子偏心设置在定子内，定子内壁与转子表面之间形成月牙形空间，叶片安置在转子上的第一凹槽中，其特征在于：还包括旋转盘、浮定偏心盘、弹性联轴器和轴承，转子中心轴的两端通过轴承分别与端盖和浮定偏心盘连接，浮定偏心盘与第二旋转盘之间、第二旋转盘与第二端盖之间、第一旋转盘与第一端盖之间分别通过轴承连接，弹性联轴器通过联接键与第二旋转盘连接，第一、二旋转盘与定子同轴线，叶片的两端分别与第一、二旋转盘连接，定子上分别设置有第一、二气道口。本发明尤其适应高速旋转的要求，并且具有体积小、重量轻、热效率高、马力大和寿命长的优点。

Description

滑片连续容积式气轮动力机械
技术领域
本发明涉及能量转换动力机械，具体而言是滑片连续容积式气轮动力机械。
背景技术
气轮动力机械广泛应用于生产和生活，现有的气轮动力机械多为连续速度式或间断容积式，
连续速度式由于连续工作，故可实现体积小、重量轻、马力大。但其工作过程需经两道能量转换：势能通过定子和叶片转换成动能；动能通过叶片和转子转换成机械功。因此，能量损失大，热效率低。如航空轴流式压缩机，气流压缩是气流经过动叶时，受到外功而增加动能再通过其动能扩散为静压，同时气流是由低压流向高压，以达到压气的目的，所以目前每级增压比只能做到1.15：1～1.4：1，也就是一个大气压气流进入压缩机，出口气流最大压强为1.4大气压，否则产生“踹震”现象，气流在叶片尾端脱开，形成紊流，轻者使动力机械工作失调，重则损坏动力机械。为了达到所需的增压比，往往需要12～18级。
间断容积式能将势能直接转换成机械功，提高了热效率，但由于间断工作，所以体积大、笨重而且马力小。
《连续容积式动力装置原理的研究》(潘景贤等，华中师范院学报，1982年第二期)公开了连续容积动力机械样机，它由定子、转子、叶片和前后端等组成，转子上开有若干个轴向凹槽，在凹槽中装有可沿径向自由滑动的叶片，由于转子偏心偏配，定子内壁与转子表面构成月牙形空间。转子转动时，叶片将月牙形空间分隔成若干个基元容积腔。每个叶片上钻一个孔，使扇形基元容积腔两两相通，从而形成气流自进口依次经各基元腔直至排气口连续流动，并同时膨胀(或压缩)作功。
该动力机械采用连续容积式工作模式，在综合连续速度式和间断容积式的优点而克服两者的缺点方面取得有益效果，但还存在如下不足：其一，采用轴向进、排气结构，进、排气口面积过小，只适用于小功率动力机械；其二，因转子要带负载，并且叶片受两基元腔气流压力差，致使叶片两侧面与转子凹槽相应侧面磨损大，不仅影响寿命，更重要的是它不适用于高速旋转动力机械。其三，局限于实验条件，转速最高都在3400转/分以下，再也没有办法提高转速，不能满足最佳膨胀(或压缩)条件，气流膨胀(或压缩)过程全部失调。
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种体积小、重量轻、热效率高、马力大并且寿命长的滑片连续容积式气轮动力机械。
发明内容
本发明的目的是提供一种体积小、重量轻、热效率高、马力大并且寿命长的滑片连续容积式气轮动力机械。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种滑片连续容积式气轮动力机械，包括定子、转子、叶片、第一端盖和第二端盖，定子的两端分别与第一端盖和第二端盖连接，转子偏心设置在定子内，定子的内壁与转子的表面之间形成月牙形空间，转子上沿转子的轴向开设有三个以上的第一凹槽，第一凹槽在转子上均匀布置，叶片与第一凹槽一一对应，叶片安置在第一凹槽中并能与第一凹槽沿转子的径向相对滑动，其特征是还包括第一旋转盘、第二旋转盘、浮定偏心盘、弹性联轴器、第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承和第五轴承，转子中心轴的两端通过第一轴承和第二轴承分别与第一端盖和浮定偏心盘连接，浮定偏心盘通过第三轴承与第二旋转盘连接，第二旋转盘通过第四轴承与第二端盖连接，弹性联轴器通过联接键与第二旋转盘连接，第一旋转盘通过第五轴承与第一端盖连接，第一旋转盘、第二旋转盘与定子同轴线，叶片包括底座、五个以上的立柱、旋转盘连接柱和弹簧密封组件，底座为板状四棱柱结构，叶片的宽度和厚度与第一凹槽滑动配合，底座的两侧面上沿底座的宽度方向设置有第二凹槽，弹簧密封组件设置在第二凹槽内，立柱位于底座之上并与底座连接，底座的两端分别设置有旋转盘连接柱，第一旋转盘、第二旋转盘上均设置有沿圆周向均匀布置的叶片连接孔，第一旋转盘上叶片连接孔的数量与第二旋转盘上叶片连接孔的数量相等并且等于叶片的数量，叶片的两端通过旋转盘连接柱同叶片连接孔配合分别与第一转盘和第二转盘连接，定子上对应于月牙形空间的最窄处和最宽处分别设置有第一气道口和第二气道口，第一气道口和第二气道口的轴线与定子的轴线垂直。
进一步地，所述转子上沿转子的轴向开设有8个第一凹槽，所述叶片的数量为8个，所述第一气道口和第二气道口的长度相等并且等于转子的长度。
进一步地，所述立柱的横截面为橄榄形，所述立柱的纵截面为矩形。
进一步地，所述立柱与底座垂直。
进一步地，所述立柱在底座上均匀布置。
进一步地，所述旋转盘连接柱为内侧的四棱柱和外侧的圆柱组合结构，所述叶片连接孔为外侧的四方孔和内侧的圆孔组合结构，所述四方孔和圆孔分别与所述四棱柱和圆柱配合。
本发明改轴向进、排气为径向进、排气，并且最大限度地增加了气道口面积，形成大面积进气和大面积排气，有效提高了输出功率。
本发明改转子带负载为旋转盘带负载，由叶片和旋转盘组成以定子中心为旋转中心的转盘结构，并使叶片顶端与定子内壁表面腾空，转子左、右端面与左、右旋转盘端面腾空；同时，由旋转盘通过弹性联轴器带负载，而转子则就成为不受力的从动机械，几乎完全减掉了叶片两侧面与转子凹槽之间的滑动摩擦力，并使叶片在转子凹槽内腾空(有间隙)；另外，设置浮动偏心盘，作为转子一端的受力支点，从而适应高速旋转的要求。本发明能与高速电机配合，满足最佳膨胀(或压缩)条件。
本发明改“孔”为“栅”，大大增加了相邻扇形基元容积腔之间的气流通道，更有利于气流自一个气道口进入后依次经各扇形基元容积腔直至另一个气道口排出的全过程连续流动，并同时膨胀(或压缩)作功。
采用本发明，将第一气道口作为进气口、第二气道口作为排气口，为发动机，在此运行模式下，作功过程中，扇形基元腔容积由最小逐渐变大直至最大。
采用本发明，将第二气道口作为进气口、第一气道口作为排气口，为压气机，在此运行模式下，作功过程中，扇形基元腔容积由最大逐渐变小直至最小。
本发明体积小、重量轻、热效率高、马力大并且寿命长。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图2中Ⅰ部位的放大图；
图4是本发明的第一旋转盘结构示意图；
图5是图4的俯视图；
图6是本发明的叶片结构示意图；
图7是图6的A向视图；
图8是图6的B向视图；
图9是图8的C-C向剖视图。
图中：1-定子；1.1-第一气道口；1.2-第二气道口；2-转子；
2.1-第一凹槽；3-叶片；3.1-底座；3.2-立柱；3.3-旋转盘连接柱；3.3.1-第二凹槽；3.4-弹簧密封组件；4.1-第一端盖；4.2-第二端盖；5.1-第一旋转盘；5.2-第二旋转盘；6—浮定偏心盘；7—弹性联轴器；8.1-第一轴承；8.2-第二轴承；8.3-第三轴承；8.4-第四轴承；8.5-第五轴承；9-联接键；10-叶片连接孔。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
如图所示的一种滑片连续容积式气轮动力机械，包括定子1、转子2、叶片3、第一端盖4.1和第二端盖4.2，定子1的两端分别与第一端盖4.1和第二端盖4.2连接，转子2偏心设置在定子1内，定子1的内壁与转子2的表面之间形成月牙形空间，转子2上沿转子2的轴向开设有三个以上的第一凹槽2.1，第一凹槽2.1在转子2上均匀布置，叶片3与第一凹槽2.1一一对应，叶片3安置在第一凹槽2.1中并能与第一凹槽2.1沿转子2的径向相对滑动，还包括第一旋转盘5.1、第二旋转盘5.2、浮定偏心盘6、弹性联轴器7、第一轴承8.1、第二轴承8.2、第三轴承8.3、第四轴承8.4和第五轴承8.5，转子2中心轴的两端通过第一轴承8.1和第二轴承8.2分别与第一端盖4.1和浮定偏心盘6连接，浮定偏心盘6通过第三轴承8.3与第二旋转盘5.2连接，第二旋转盘5.2通过第四轴承8.4与第二端盖4.2连接，弹性联轴器7通过联接键9与第二旋转盘5.2连接，第一旋转盘5.1通过第五轴承8.5与第一端盖4.1连接，第一旋转盘5.1、第二旋转盘5.2与定子1同轴线，叶片3包括底座3.1、五个以上的立柱3.2、旋转盘连接柱3.3和弹簧密封组件3.4，底座3.1为板状四棱柱结构，叶片3的宽度和厚度与第一凹槽2.1滑动配合，底座3.1的两侧面上沿底座3.1的宽度方向设置有第二凹槽3.1.1，弹簧密封组件3.4设置在第二凹槽3.1.1内，立柱3.2位于底座3.1之上并与底座3.1连接，底座3.1的两端分别设置有旋转盘连接柱3.3，第一旋转盘5.1、第二旋转盘5.2上均设置有沿圆周向均匀布置的叶片连接孔10，第一旋转盘5.1上叶片连接孔10的数量与第二旋转盘5.2上叶片连接孔10的数量相等并且等于叶片3的数量，叶片3的两端通过旋转盘连接柱3.3同叶片连接孔10配合分别与第一转盘5.1和第二转盘5.2连接，定子1上对应于月牙形空间的最窄处和最宽处分别设置有第一气道口1.1和第二气道口1.2，第一气道口1.1和第二气道口1.2的轴线与定子1的轴线垂直。
优选的实施例是：在上述方案中，所述转子2上沿转子2的轴向开设有8个第一凹槽2.1，所述叶片3的数量为8个，所述第一气道口1.1和第二气道口1.2的长度相等并且等于转子2的长度。
优选的实施例是：在上述方案中，所述立柱3.2的横截面为橄榄形，所述立柱3.2的纵截面为矩形。
优选的实施例是：在上述方案中，所述立柱3.2与底座3.1垂直。
优选的实施例是：在上述方案中，所述立柱3.2在底座3.1上均匀布置。
优选的实施例是：在上述方案中，所述旋转盘连接柱3.3为内侧的四棱柱和外侧的圆柱组合结构，所述叶片连接孔10为外侧的四方孔和内侧的圆孔组合结构，所述四方孔和圆孔分别与所述四棱柱和圆柱配合。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种滑片连续容积式气轮动力机械，包括定子(1)、转子(2)、叶片(3)、第一端盖(4.1)和第二端盖(4.2)，定子(1)的两端分别与第一端盖(4.1)和第二端盖(4.2)连接，转子(2)偏心设置在定子(1)内，定子(1)的内壁与转子(2)的表面之间形成月牙形空间，转子(2)上沿转子(2)的轴向开设有三个以上的第一凹槽(2.1)，第一凹槽(2.1)在转子(2)上均匀布置，叶片(3)与第一凹槽(2.1)一一对应，叶片(3)安置在第一凹槽(2.1)中并能与第一凹槽(2.1)沿转子(2)的径向相对滑动，其特征在于：还包括第一旋转盘(5.1)、第二旋转盘(5.2)、浮定偏心盘(6)、弹性联轴器(7)、第一轴承(8.1)、第二轴承(8.2)、第三轴承(8.3)、第四轴承(8.4)和第五轴承(8.5)，转子(2)中心轴的两端通过第一轴承(8.1)和第二轴承(8.2)分别与第一端盖(4.1)和浮定偏心盘(6)连接，浮定偏心盘(6)通过第三轴承(8.3)与第二旋转盘(5.2)连接，第二旋转盘(5.2)通过第四轴承(8.4)与第二端盖(4.2)连接，弹性联轴器(7)通过联接键(9)与第二旋转盘(5.2)连接，第一旋转盘(5.1)通过第五轴承(8.5)与第一端盖(4.1)连接，第一旋转盘(5.1)、第二旋转盘(5.2)与定子(1)同轴线，叶片(3)包括底座(3.1)、五个以上的立柱(3.2)、旋转盘连接柱(3.3)和弹簧密封组件(3.4)，底座(3.1)为板状四棱柱结构，叶片(3)的宽度和厚度与第一凹槽(2.1)滑动配合，底座(3.1)的两侧面上沿底座(3.1)的宽度方向设置有第二凹槽(3.1.1)，弹簧密封组件(3.4)设置在第二凹槽(3.1.1)内，立柱(3.2)位于底座(3.1)之上并与底座(3.1)连接，底座(3.1)的两端分别设置有旋转盘连接柱(3.3)，第一旋转盘(5.1)、第二旋转盘(5.2)上均设置有沿圆周向均匀布置的叶片连接孔(10)，第一旋转盘(5.1)上叶片连接孔(10)的数量与第二旋转盘(5.2)上叶片连接孔(10)的数量相等并且等于叶片(3)的数量，叶片(3)的两端通过旋转盘连接柱(3.3)同叶片连接孔(10)配合分别与第一转盘(5.1)和第二转盘(5.2)连接，定子(1)上对应于月牙形空间的最窄处和最宽处分别设置有第一气道口(1.1)和第二气道口(1.2)，第一气道口(1.1)和第二气道口(1.2)的轴线与定子(1)的轴线垂直。
2.根据权利要求1所述的滑片连续容积式气轮动力机械，其特征在于：所述转子(2)上沿转子(2)的轴向开设有8个第一凹槽(2.1)，所述叶片(3)的数量为8个，所述第一气道口(1.1)和第二气道口(1.2)的长度相等并且等于转子(2)的长度。
3.根据权利要求1或2所述的滑片连续容积式气轮动力机械，其特征在于：所述立柱(3.2)的横截面为橄榄形，所述立柱(3.2)的纵截面为矩形。
4.根据权利要求1或2所述的滑片连续容积式气轮动力机械，其特征在于：所述立柱(3.2)与底座(3.1)垂直。
5.根据权利要求3所述的滑片连续容积式气轮动力机械，其特征在于：所述立柱(3.2)与底座(3.1)垂直。
6.根据权利要求4所述的滑片连续容积式气轮动力机械，其特征在于：所述立柱(3.2)在底座(3.1)上均匀布置。
7.根据权利要求5所述的滑片连续容积式气轮动力机械，其特征在于：所述立柱(3.2)在底座(3.1)上均匀布置。
8.根据权利要求6所述的滑片连续容积式气轮动力机械，其特征在于：所述旋转盘连接柱(3.3)为内侧的四棱柱和外侧的圆柱组合结构，所述叶片连接孔(10)为外侧的四方孔和内侧的圆孔组合结构，所述四方孔和圆孔分别与所述四棱柱和圆柱配合。
9.根据权利要求7所述的滑片连续容积式气轮动力机械，其特征在于：所述旋转盘连接柱(3.3)为内侧的四棱柱和外侧的圆柱组合结构，所述叶片连接孔(10)为外侧的四方孔和内侧的圆孔组合结构，所述四方孔和圆孔分别与所述四棱柱和圆柱配合。
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