CN111237177B - 一种改进型机械式液体连续换向装置 - Google Patents

Abstract

一种改进型机械式液体连续换向装置，包括定子，定子设有腔体，定子腔体内安装转子，定子腔体内壁与转子外壁间设有间隙，定子壁上开设通孔，定子设置供水口和回水口，转子设置腔室，转子腔室内安装隔离部件3，转子设置进水端和出水端，转子周壁上均匀开设四个通孔，隔离部件3将转子腔室隔成四个独立小腔室，每个独立小腔室与相应的转子周壁上的通孔对应，每个独立小腔室的轴向一端为封闭端。一种改进型机械式液体连续换向装置，使转子结构径向和轴向受力均衡，从而能够使转子在高速运动时运转平稳，解决现有技术中的不足。

Description

一种改进型机械式液体连续换向装置

技术领域

本发明涉及液体活塞，是一种改进型机械式液体连续换向装置。

背景技术

液体活塞应用于压缩机、内燃机等机械设备上具有诸多优点，但其关键技术液体换向装置主循环液体间断式运行、气缸连接支管液体不能高频率往复换向的不足长期以来无法解决，使工业应用受到极大限制，因而本领域技术人员长期以来致力于研究换向装置结构的优化组合，以突破因上述技术困扰而阻碍其应用的不足。公开号为CN109209825A的技术方案解决了液体换向装置主循环液体间断运行和气缸连接支管液体不能高频率往复换向的问题，使液体活塞向工业化应用迈进了一大步。该技术是在定子和转子周壁上分别开设通孔，转子上设置腔室，转子的腔室内设置隔离部件，隔离部件将转子腔室分成两个独立小腔室，并使其一端为敞口，另一端封闭，两个独立小腔室的封闭端分别位于转子高度方向的两端，每个独立小腔室与转子壁上相应的通孔对应，使动力循环液体在应用中能在主循环管中高速连续运动的情况下实现多并联气缸支管内的液体交替高频率换向，做往复活塞运动，从而避免了液体换向装置因主循环工作液间断式运行、气缸液体低频活塞运动带来的不足。然而，该技术方案在应用中发现，转子结构存在受力失衡的不足。进一步研究发现，液体换向装置的转子在转动中径向上对称的一对独立腔室液体压力基本压向一侧，并且这个压力较大，使转子的径向压力不平衡。同时，转子轴向压力平衡在工作中也有缺陷，导致转子整体表现失衡状态，从而在工作中产生了较大的摩擦阻力和震动，能量损耗也随之增加，并在运转时产生很大噪音。

本发明的目的是，提供一种改进型机械式液体连续换向装置，使转子结构径向和轴向受力均衡，从而能够使转子在高速运动时运转平稳，解决现有技术中的不足。

本发明为实现发明目的，提供的技术方案是：

一种改进型机械式液体连续换向装置，包括定子1，定子1设有腔体，定子1腔体内安装转子2，定子1腔体内壁与转子2外壁间设有间隙，定子1壁上开设通孔，定子1设置供水口和回水口，转子2设置腔室，转子2腔室内安装隔离部件3，转子2设置进水端和出水端，转子2周壁上均匀开设四个通孔，隔离部件3将转子2腔室隔成四个独立小腔室，每个独立小腔室与相应的转子2周壁上的通孔对应，每个独立小腔室的轴向一端为封闭端，另一端为敞口端，每个独立小腔室的敞口端在轴向上与相应的循环管道或管连接件相通，在转子2的同一直径上对称分布两个独立小腔室，两个独立小腔室的封闭端和敞口端位于各自相同的端面内，在转子2的同一直径上对称分布的两个独立小腔室为一对，两对独立小腔室的敞口端所在的转子2直径位于转子不同端面内，并且在与转子中轴垂直的截面上的投影相交叉。

所述隔离部件3有一个十字交叉板303，十字交叉板303上端与第一堵板301连接，十字交叉板303下端与第二堵板302连接，第一堵板301和第二堵板302分别与转子2高度方向两端周壁连接，十字交叉板303将转子2的腔室隔成四个扇形独立小腔室，第一堵板301在第一直径D1上对称开设第一通液口304和第二通液口305，第二堵板302在第二直径D2上对称开设第三通液口306和第四通液口307，第一通液口304和第二通液口305所在的第一直径D1与第三通液口306和第四通液口307所在第二直径D2在与转子2中轴垂直的截面上的投影相交叉。

所述隔离部件3一端将转子2一端隔成第一半圆通液口308和第二半圆通液口309，隔离部件3另一端将转子2另一端隔成第三半圆通液口3000和第四半圆通液口3001，第一直板H1设置在第一半圆通液口308和第二半圆通液口309中部，第二直板H2设置在第三半圆通液口3000和第四半圆通液口3001中部，转子2周壁上开设的通孔依次为第一通孔201、第二通孔202、第三通孔203和第四通孔204，第一通孔201与第三半圆通液口3000相通，第二通孔202与第二半圆通液口309相通，第三通孔203与第四半圆通液口3001相通，第四通孔204与第一半圆通液口308相通，第一直板H1与第二直板H2在与转子2中轴垂直的截面上的投影相交叉。

所述定子1壁上开设8个通孔，8个通孔均匀分布在定子1的圆周壁上，定子1的同一直径上对称分布两个通孔，每个通孔与相应的气缸连接支管11一端连接，气缸连接支管11另一端为出口端，出口端与相应的管道连接。

隔离部件3与传动轴管6连接，传动轴管6内安装传动轴，传动轴与电机轴或水泵叶轮轴同轴。

所述转子2与水泵涡轮连接成一体，蜗壳设置在定子1上，水泵涡轮是离心式、混流式或斜流式。

所述转子2一端与推力轴承5连接，推力轴承5圆环状一端的内径与转子2连接端的内径相同，推力轴承5轴向圆环面积大于转子2与其连接端内圆面积；转子2的另一端环形端面上设置第二凹槽9，第二凹槽9的水平截面弧线与转子进水端圆环面连接处呈弧状。

所述推力轴承5的圆环面的内圆轴向设置环状凸台10，环状凸台10的内径与转子2出水端内径相等，推力轴承5圆环端面上均匀开设第一凹槽7，第一凹槽7的底面及底面连接的两侧面均为弧面。

所述转子2周壁上的四个通孔开设在转子2高度中部位置，与定子1周壁连接管道的通孔轴向高度相同，转子2周壁上的单个通孔在转子周壁上所占弧长小于周壁外圆的八分之一。

所述定子1的周壁上开设四个通孔，四个通孔均匀分布在定子1周壁的同一半圆范围内，定子1回水口连通第一回水弯管12，第一回水弯管12的出水口13b朝向定子1未设置通孔的一侧。

所述转子2上开设第一压力平衡孔8，第一压力平衡孔8为两个、均布，第一压力平衡孔8位于推力轴承5的环状凸台10的外侧，第一压力平衡孔8穿透隔离部件3和推力轴承5与供水通道连通。

定子1的供水口13a内壁上设置内凸台，内凸台的内圆直径与转子2周壁内圆直径相等。

所述定子1的回水口连接的法兰与第一回水弯管12连接，第一回水弯管12的上部管壁设有轴孔，第一回水弯管12的管壁轴孔圆周外部设有电机支架14，电机支架14、第一回水弯轴12上部管壁上的轴孔、定子1及转子2均同轴，电机24a安装在电机支架14上，电机24a上的轴穿过第一回水弯管12的上部管壁轴孔与隔离部件3连接，第一回水弯管12上部管壁上的轴孔与电机支架14间安装轴封装置15，第一回水弯管12另一端口是回水口13b，位于定子1圆周外侧。

所述定子1周壁上开设8个通孔，各通孔在定子1周壁均匀分布，每个通孔与气缸连接支管11一端连接，定子1轴向的一端为供水口13a，供水口13a一端内壁设置第一台阶102，第一台阶102内径D1与转子2端部开口内径相等，第一台阶102的台阶台面与对应的转子端面间设置间隙，定子1的另一端设置定位环16，定位环16的内径与相应的转子2上的开口端内径相等，定位环16的外径与第三内径D3过渡配合。

所述定子1的回水口13a对应的一端内壁上设置第二台阶103和第三台阶1031，转子2一端安装推力轴承5，第二台阶103对应配合推力轴承5，推力轴承5上端面与定位环16下端面间隙配合，推力轴承5下端面与第二台阶103的台面间隙配合；定位环16轴向朝向定子开口的一端外圆设置凸缘16a，朝向转子的端面內圆设置内凹台阶16b，凸缘16a下端面与第三台阶1031台面过渡配合。

所述转子2进水端连接液力涡轮17，转子2的中心线与液力涡轮17为同一中心线，转子2出水端设置推力轴承5，推力轴承5的上环面内径处设置环状凸台10，在环状凸台10的外圆处的推力轴承5的环面上设置第二环形凹槽21，第二压力平衡孔20为两个、并匀布在第二环形凹槽21的槽内，第二压力平衡孔20穿过推力轴承5和隔离部件3分别与进水通道相通。

推力轴承5与转子2配合端的环面上设置第一环形凹槽19，第一环形凹槽19的槽内沿圆环均匀分布两个径向的压力平衡孔18，径向的压力平衡孔18穿透转子2侧壁。

所述转子2的进水端位于定子1供水口13a处，定子1上端连接蜗壳22，离心泵涡轮2501安装在蜗壳22内，蜗壳22敞口处安装上盖23，上盖23中部设置轴孔，上盖23连接电机支架14，电机支架14上安装水泵电机24，水泵电机24通过传动轴与离心泵涡轮2501及转子2连接，转子2的出水端位于离心涡轮2501的进水口处，轴孔与电机支架14间设置轴封15。

所述转子2周壁上开设四个通孔，四个通孔尺寸相同，各通孔在周壁上轴向高度相同，每个通孔垂直于轴向最大截面在周壁上所占弧长小于转子周壁周长的八分之一，转子2高度方向一端是进水端，转子2进水端的端面上均匀分布数个凹槽2a，转子2高度方向另一端是出水端，转子2的出水端连接离心泵涡轮2501，转子2的出水端与离心泵涡轮2501中部设置轴孔管25011，轴孔管25011与隔离部件3连接。

所述转子2的进水端与轴流涡轮2C连接，定子1一端是供水口13a，轴流泵涡轮2c的进水端位于供水口13a处，转子2的出水端与第二回水弯管13c一端连通，第二回水弯管13c的另一端是回水口13b，回水口13b是定子1的回水口，回水口位于定子1径向一侧，第二回水弯管13c管壁与定子1对应的位置设置穿过管壁的轴孔，电机支架14安装在第二回水弯管13c管壁的轴孔外围处，电机支架14上安装水泵电机24，水泵电机24通过轴孔的传动轴与隔离部件3连接。

所述定子1一端或两端设置定位环16，定位环16的内径与转子2的进水端或出水端口内径相等，定位环16外径与定子1内径相等，定位环16一端设置凸缘16a，定子1一端内径设置第三台阶1031，凸缘16a与第三台阶1031台面过渡配合，定位环16端面与定子1端面法兰密封面齐平，定位环16一端内环面与转子2端面间隙配合。

转子2进水端连接液力涡轮17，转子2的中心线与液力涡轮17为同一中心线，转子2回水端设置推力轴承5。

所述转子2的四个独立小腔室对应的转子周壁上开设的通孔为长方形，长方形孔的长边与轴线平行，长方形通孔内设置数条圆弧状拉筋2f，数条圆弧状拉筋2f轴向均布，圆弧状拉筋2f的外弧面与转子2的外径位于相同的弧面内，每条圆弧状拉筋2f的两端分别与相应的长方形通孔侧壁连接。

所述定子1周壁上设置8个通孔，8个通孔依次与相应的气缸连接支管11连接，每两个位于定子1同一直径上的气缸连接支管11由一个汇集连管连接，各汇集连管一端设置外管口，汇集连管另一端与气缸连接支管11连接，4条汇集连管在高度方向上依次排列，4个外管口分别与各自相应的气缸29连接。

所述转子2周壁均布的4个通孔是长方形或长方形的短边为半圆形，或长方形通孔轴向分割成数个间隔的方孔或圆形孔；各通孔在转子外径所占弧长小于转子外圆周长的八分之一。

本发明的优点在于，转子结构在径向上受力均衡，转子在高速运转时，径向受力及轴向受力均处于平衡状态，使本发明的液体连续换向装置用于液体活塞设备时，液体在循环主管路中连续运转的情况下，实现多个并联气缸支管内液体相互交替接力地高频率换向、做活塞运动，以及能实现上述液体运动的可逆过程，具有摩擦阻力小，能量损耗小，振动小噪音低，运转平稳寿命长等优点。

附图说明

图1是本发明实施例立体结构示意图，图2是图1的仰角立体结构示意图，图3是图1的侧面结构示意图，图4是图3中A-A剖视结构示意图，图5是图1中俯视结构示意图，图6是图5中B-B剖视结构示意图；图7是转子的立体结构示意图，图8是图7的仰角方向结构示意图，图9是图7的俯视结构示意图，图10是图7的仰视结构示意图，图10a是图9和图10中所示的第一直径D1和第二直径D2在与转子中轴的垂直截面上的投影图，图11是图7的侧视结构示意图，图12是图11中E-E剖视结构示意图，图13是图10中C-C剖视结构示意图，图14是图10中D-D剖视结构示意图；图15是转子实施例之一结构示意图，图16是图15的仰角结构示意图，图17是图15的侧视结构示意图，图18是图17中F-F剖视结构示意图，图19是图17中G-G剖视结构示意图，图20是图15的俯视结构示意图，图21是图20中I-I剖视结构示意图，图22是图20中H-H向剖视结构示意图，图22a是图15-图22的俯角方向的透视立体结构示意图，图22b是图22a转子隔离部件端部竖板中线投影交叉角度图；图23是转子2与推力轴承5及轴管6连接的结构示意图，图24是图23的仰角三维结构示意图，图25是图23的俯视结构示意图，图26是图23的仰视结构示意图，图27是图26中J-J剖视结构示意图，图28是图23的侧视结构示意图，图29是图28中K-K剖视结构示意图，图30是图28中L-L剖视结构示意图；图31是电机通过连接件与转子连接及各结构安装位置的结构示意图，图32是图31的俯视结构示意图，图33是图32中M-M剖视结构图，图34是图33中N-N剖视结构图；图35是图31整个定子部分结构示意图，图36是图35的俯视结构示意图，图37是图35的立体结构示意图，图38是图36中O-O剖视结构示意图；图39是涡轮带动转子转动的实施例立体结构示意图，图40是图39的仰角结构示意图，图41是图39的侧视结构示意图，图42是图41的俯视结构示意图，图43是图41中P-P剖视结构示意图，图44是图42中Q-Q剖视结构示意图；图45是转子2与液体动力涡轮连接的实施例之一结构示意图，图46是图45中R-R剖视结构示意图，图47是图45俯视结构示意图，图48是图47中S-S剖视结构示意图，图49是图45所示结构的立体图，图49所示结构是图45所示结构在高度方向旋转180度，图50是图49中Ⅰ部放大结构示意图，图51是图49中Ⅱ部放大结构示意图，图52是图49的仰角结构示意图，图53是图49的横向放置结构示意图；图54是转子2与离心泵叶轮为一体的实施例与电机等部件连接的结构示意图，图55是图54的仰角结构示意图，图56是图54的俯角结构示意图，图57是图54的侧视结构示意图，图58是图54的俯视结构示意图，图59是图58中U-U剖视结构示意图；图60是图54整个定子部分结构示意图，图61是图60仰角结构示意图，图62是图60俯视结构平面示意图，图63是图62中T-T剖视结构示意图；图64是转子2与离心泵涡轮连接为一体的整个转子的结构示意图，图65是图64的立体结构示意图，图66是图64的仰角立体结构示意图，图67是图64的仰视结构示意图，图68是图64的俯视结构示意图，图69是图68中V-V剖视结构示意图；图70是转子2与轴流水泵涡轮连接的实施例结构示意图，示意转子与轴流水泵涡轮连接成一体的整个换向装置结构，图71是图70中W-W剖视结构示意图，图72是图70的俯视结构示意图，图73是图72中X-X剖视结构示意图；图74是转子与轴流水泵涡轮连为一体的整个转子实施例的立体结构示意图，图75是图74的侧视结构示意图，图76是图74的上俯角结构示意图，图77是图75的俯视结构示意图，图78是图75中Y-Y剖视结构示意图，图79是图77中Z-Z剖视结构示意图；图80是图4、图6等本发明中定位环16的结构示意图，图81是图80中A1-A1剖视结构示意图；图82是转子2实施例之一的结构示意图，图83是图82的俯视结构平面图，图84是图83中B1-B1剖视结构示意图。图85是转子由电机带动转动的用于压缩机的实施列之一结构示意图，图86是图85的侧视结构示意图，图87是图85的俯视结构平面示意图，图87的位置与图85旋转180度，图88是图87中C1-C1向的剖视结构示意图。图89是转子2与液体动力涡轮连接成一体的用于压缩机实施例之一结构示意图，图90是图89的侧视角度三维结构示意图，图91是图90的俯视平面结构示意图，图90所示压缩机的位置与提91所示位置旋转180度，图92是图90中D1-D1剖视结构示意图。图93是转子2与离心泵涡轮连接为一体，并共用水泵电机用于压缩机的实施例之一结构示意图，图94是图93的仰角结构示意图，图95是图93的俯视结构示意图，图96是图95中E1-E1剖视结构示意图。图97是转子2与轴流泵涡轮连接为一体，并共用水泵电机用于压缩机实施例之一结构示意图，图98是图97旋转角度后的立体结构视图，图99是图97的俯视结构平面示意图，图100是图99中F1-F1结构示意图。图101是以本发明转子与离心泵涡轮连接的压缩机实施例部分结构为例，定子外周壁同一直径气缸连接支管通过一汇集弯管连接，把两个气缸接口变成一个气缸接口的结构示意图；图102是以图101为例的压缩机实施例的上俯角结构示意图，图101和图102用以说明本发明的任意连接八气缸的实施例均可以通过此方案变成连接四气缸结构。图103是定子上开设四个通孔与其它结构连接的实施列之一结构示意图，图104是图103所示结构与电机连接的实施例之一立体结构示意图，图105是图103所示定子结构用于压缩机气缸及进出气主管等部件连接的结构示意图，图106是图105的俯角立体结构示意图，图103-106用以说明本发明多种形式实施例均可以通过四个气缸连接支管连接四个气缸的方案。

对照附图对本发明作进一步说明。

本发明为了解决现有技术存在的问题,提供的技术方案是:

一种改进型机械式液体连续换向装置，包括定子1，定子1设有腔体，定子1腔体内安装转子2，定子1腔体内壁与转子2外壁间设有间隙，定子1壁上开设通孔，定子1设置供水口和回水口，转子2设置腔室，转子2腔室内安装隔离部件3，转子2设置进水端和出水端，转子2周壁上均匀开设四个通孔，隔离部件3将转子2腔室隔成四个独立小腔室，每个独立小腔室与相应的转子2周壁上的通孔对应，每个独立小腔室的轴向一端为封闭端，另一端为敞口端，每个独立小腔室的敞口端在轴向上与相应的循环管道或管连接件相通，在转子2的同一直径上对称分布两个独立小腔室，两个独立小腔室的封闭端和敞口端位于各自相同的端面内，在转子2的同一直径上对称分布的两个独立小腔室为一对，两对独立小腔室的敞口端所在的转子2直径位于转子不同端面内，并且在与转子中轴垂直的截面上的投影相交叉。

优选的方案是，两对独立小腔室的敞口端所在的转子2直径位于转子2不同端面内，两对独立小腔室的敞口端所在的转子2直径在与转子中轴垂直的截面上的投影垂直，如图10a所示，图中所示的第一直径D1和第二直径D2垂直，其交叉的角度是90度。

本发明所述的隔离部件3的基本结构是，它有一个十字交叉板303，十字交叉板303上端与第一堵板301连接，十字交叉板303下端与第二堵板302连接，第一堵板301和第二堵板302分别与转子2高度方向两端周壁连接，十字交叉板303将转子2的腔室隔成四个扇形独立小腔室，第一堵板301在第一直径D1上对称开设第一通液口304和第二通液口305，第二堵板302在第二直径D2上对称开设第三通液口306和第四通液口307，第一通液口304和第二通液口305所在的第一直径D1与第三通液口306和第四通液口307所在第二直径D2在与转子2中轴垂直的截面上的投影相交叉。优选的方案是：第一通液口304和第二通液口305所在的第一直径D1与第三通液口306和第四通液口307所在第二直径D2在与转子2中轴垂直的截面上的投影垂直，如图10a所示，图9和图10中所示的第一直径D1和第二直径D2在与转子中轴的垂直截面上的投影是第一直径D1和第二直径D2垂直，其中α角为90度。

本发明还提供了转子2的进一步的优选结构，该优选选结构是在上述转子2基本结构形式的基础上，进一步将转子2腔室通流部分流面三元渐变优化变形的结果，具有液体流通顺畅阻力小的优势。具体结构是，隔离部件3一端将转子2一端隔成第一半圆通液口308和第二半圆通液口309，隔离部件3另一端将转子2另一端隔成第三半圆通液口3000和第四半圆通液口3001，第一直板H1设置在第一半圆通液口308和第二半圆通液口309中部，第二直板H2设置在第三半圆通液口3000和第四半圆通液口3001中部。

上述结构中，转子2周壁上开设的通孔依次为第一通孔201、第二通孔202、第三通孔203和第四通孔204，第一通孔201与第三半圆通液口3000相通，第二通孔202与第二半圆通液口309相通，第三通孔203与第四半圆通液口3001相通，第四通孔204与第一半圆通液口308相通，第一直板H1与第二直板H2在与转子2中轴垂直的截面上的投影相交叉，优选：第一直板H1与第二直板H2在与转子2中轴垂直的截面上的投影垂直。参照图22b所示，其中α角为90度。

本发明所述定子1壁上开设8个通孔，8个通孔均匀分布在定子1的圆周壁上，定子1的同一直径上对称分布两个通孔，每个通孔与相应的气缸连接支管11一端连接，气缸连接支管11另一端为出口端，出口端与相应的管道连接。

本发明所述隔离部件3或转子2与传动部件连接的方案有多种：转子2与电机连接；转子2进水端连接液力涡轮17，转子2的中心线与液力涡轮17为同一中心线；隔离部件3与传动轴管6连接，传动轴管6内安装传动轴，传动轴与电机轴或水泵叶轮轴同轴；还可以是，转子2与水泵涡轮连接成一体，蜗壳设置在定子1上等结构。所述水泵涡轮是离心式、混流式或斜流式。

本发明进一步方案是，为了增加转子2轴向的浮动性，在转子2一端连接推力轴承5，推力轴承5圆环状一端的内径与转子2连接端的内径相同，推力轴承5轴向圆环面积大于转子2与其连接端内圆面积；转子2的另一端环形端面上设置第二凹槽9，第二凹槽9的水平截面弧线与转子进水端圆环面连接处呈弧状。

进一步，推力轴承5的圆环面的内圆轴向设置环状凸台10，环状凸台10的内径与转子2出水端内径相等，推力轴承5圆环端面上均匀开设第一凹槽7，第一凹槽7的底面及底面连接的两侧面均为弧面。

本发明所述转子2周壁上的四个通孔开设在转子2高度中部位置，与定子1周壁连接管道的通孔轴向高度相同，转子2周壁上的单个通孔在转子周壁上所占弧长小于周壁外圆的八分之一。

本发明提供的定子1与相关部件的连接实施例之一是，定子1的周壁上开设四个通孔，四个通孔均匀分布在定子1周壁的同一半圆范围内，定子1回水口连通第一回水弯管12，第一回水弯管12的出水口13b朝向定子1未设置通孔的一侧。

还可以在定子1的供水口13a内壁上设置内凸台，内凸台的内圆直径与转子2周壁内圆直径相等

本发明为了进一步使转子2在高速旋转时保持更好地平衡，优选的方案是在转子2上开设第一压力平衡孔8，第一压力平衡孔8为两个、均布，第一压力平衡孔8位于推力轴承5的环状凸台10的外侧，第一压力平衡孔8穿透隔离部件3和推力轴承5与供水通道连通。

本发明所述的液体连续换向装置中定子1与相关部件连接的结构用于压缩机时还有多种方案，例如，定子1回水口连接法兰，法兰与第一回水弯管12连接，第一回水弯管12的上部管壁设有轴孔，第一回水弯管12的管壁轴孔圆周外部设有电机支架14，电机支架14、第一回水弯轴12上部管壁上的轴孔、定子1及转子2均同轴，电机24a安装在电机支架14上，电机24a上的轴穿过第一回水弯管12的上部管壁轴孔与隔离部件3连接，第一回水弯管12上部管壁上的轴孔与电机支架14间安装轴封装置15，第一回水弯管12另一端口是回水口13b，位于定子1圆周外侧。

进一步的结构是，定子1周壁上开设8个通孔，各通孔在定子1周壁均匀分布，每个通孔与气缸连接支管11一端连接，定子1轴向的一端为供水口13a，供水口13a一端内壁设置第一台阶102，第一台阶102内径D1与转子2端部开口内径相等，第一台阶102的台阶台面与对应的转子端面间设置间隙，定子1的另一端设置定位环16，定位环16的内径与相应的转子2上的开口端内径相等，定位环16的外径与第三内径D3过渡配合。

再进一步，定子1的回水口13a对应的一端内壁上设置第二台阶103和第三台阶1031，转子2一端安装推力轴承5，第二台阶103对应配合推力轴承5，推力轴承5上端面与定位环16下端面间隙配合，推力轴承5下端面与第二台阶103的台面间隙配合；定位环16轴向朝向定子开口的一端外圆设置凸缘16a，朝向转子的端面內圆设置内凹台阶16b，凸缘16a下端面与第三台阶1031台面过渡配合。

所述转子2进水端连接液力涡轮17，转子2的中心线与液力涡轮17为同一中心线，转子2出水端设置推力轴承5，推力轴承5的上环面内径处设置环状凸台10，在环状凸环10的外圆处的推力轴承5的环面上设置第二环形凹槽21，第二压力平衡孔20为两个、并匀布在第二环形凹槽21的槽内，第二压力平衡孔20穿过推力轴承5和隔离部件3分别与进水通道相通。所述推力轴承5与转子2配合端的环面上设置第一环形凹槽19，第一环形凹槽19的槽内沿圆环均匀分布两个径向的压力平衡孔18，径向的压力平衡孔18穿透转子2侧壁。

本发明所述的液体连续换向装置用于压缩机的结构之一是：转子2的进水端位于定子1供水口13a处，定子1上端连接蜗壳22，离心泵涡轮2501安装在蜗壳22内，蜗壳22敞口处安装上盖23，上盖23中部设置轴孔，上盖23连接电机支架14，电机支架14上安装水泵电机24，水泵电机24通过传动轴与离心泵涡轮2501及转子2连接，转子2的出水端位于离心涡轮2501的进水口处，轴孔与电机支架14间设置轴封15。

进一步的方案是，转子2周壁上开设四个通孔，四个通孔尺寸相同，各通孔在周壁上轴向高度相同，每个通孔垂直于轴向最大截面在周壁上所占弧长小于转子周壁周长的八分之一，转子2高度方向一端是进水端，转子2进水端的端面上均匀分布数个凹槽2a，转子2高度方向另一端是出水端，转子2的出水端连接离心泵涡轮2501，转子2的出水端与离心泵涡轮2501中部设置轴孔管25011，轴孔管25011与隔离部件3连接。

本发明所述的液体连续换向装置用于压缩机的结构还有：转子2的进水端与轴流涡轮2C连接，定子1一端是供水口13a，轴流泵涡轮2c的进水端位于供水口13a处，转子2的出水端与第二回水弯管13c一端连通，第二回水弯管13c的另一端是回水口13b，回水口13b是定子1的回水口，回水口位于定子1径向一侧，第二回水弯管13c管壁与定子1对应的位置设置穿过管壁的轴孔，电机支架14安装在第二回水弯管13c管壁的轴孔外围处，电机支架14上安装水泵电机24，水泵电机24通过轴孔的传动轴与隔离部件3连接。

进一步的方案是，定子1一端或两端设置定位环16，定位环16的内径与转子2的进水端或出水端口内径相等，定位环16外径与定子1内径相等，定位环16一端设置凸缘16a，定子1一端内径设置第三台阶1031，凸缘16a与第三台阶1031台面过渡配合，定位环16端面与定子1端面法兰密封面齐平，定位环16一端内环面与转子2端面间隙配合。

转子2进水端连接液力涡轮17，转子2的中心线与液力涡轮17为同一中心线，转子2回水端设置推力轴承5。

本发明所述转子2的四个独立小腔室对应的转子周壁上开设的通孔为长方形，长方形孔的长边与轴线平行，长方形通孔内设置数条圆弧状拉筋2f，数条圆弧状拉筋2f轴向均布，圆弧状拉筋2f的外弧面与转子2的外径位于相同的弧面内，每条圆弧状拉筋2f的两端分别与相应的长方形通孔侧壁连接。

本发明所述的液体连续换向装置用于压缩机的结构还有，定子1周壁上设置8个通孔，8个通孔依次与相应的气缸连接支管11连接，每两个位于定子1同一直径上的气缸连接支管11由一个汇集连管连接，各汇集连管一端设置外管口，汇集连管另一端与气缸连接支管11连接，4条汇集连管在高度方向上依次排列，4个外管口分别与各自相应的气缸29连接。

本发明所述转子2周壁均布的4个通孔是长方形或长方形的短边为半圆形，或长方形通孔轴向分割成数个间隔的方孔或圆形孔；各通孔在转子外径所占弧长小于转子外圆周长的八分之一。

本发明所示附图，将本发明结构及本发明用于压缩机的结构示意了多个实施例,但本发明不限于这些实施例。本发明的特点在于解决了在压缩机、内燃机及外燃机等设备上安装使用的液体连续换向装置中转子径向压力不平衡等问题。

本发明首先提供一种机械式液体连续换向的装置，其次提供了多种机械式液体连续换向装置用于压缩机的结构，以达到本领域技术人员能够通过这些结构可以将本发明所述的液体连续换向装置用于压缩机、内燃机等设备上的目的。

本发明附图1-附图6所示的实施例是本发明所述定子与转子配合、定子的通孔与连接管连接结构示意图。

图中1是定子，2是转子，3是转子2的隔离部件，11是气缸连接支管，13a是定子供水口，13b是定子回水口，16是定位环，101是定子的周壁，102是定子内壁设置的台阶。上述图中所示的定子1周壁101上开设了8个通孔，每个通孔分别与气缸连接支管11连接，8个通孔均匀分布在定子1周壁上，每个气缸连接支管出口端设置法兰。转子2周壁上均匀开设至少4个通孔，转子2有一个腔室，转子2腔室内设置隔离部件3，转子2安装在定子1腔体内。定子1与转子2的配合是间隙配合，在工作时，该间隙内是液体膜，定子1上设置供水口13a和回水口13b。所示转子2内的隔离部件3将转子的腔室隔成4个独立的小腔室，每个独立小腔室与相应的转子周壁上的通孔对应，转子2的同一直径上设有两个独立小腔室，这两个独立小腔室的轴向一端是封闭端，另一端是敞口端，转子2同一直径两个小腔室的两个敞口端位于转子的同一端面，每个独立小腔室的敞口端在轴向上与相应的循环管道或管连接件相通，在转子2的同一直径上对称分布两个独立小腔室，两个独立小腔室的封闭端和敞口端位于各自相同的端面内，在转子2的同一直径上对称分布的两个独立小腔室为一对，两对独立小腔室的敞口端所在的转子2直径位于转子不同端面内，并且在与转子中轴垂直的截面上的投影相交叉。隔离部件3或转子周壁与动力传动部件连接。

优选的方案是，两对独立小腔室的敞口端所在的转子2直径位于转子2不同端面内，两对独立小腔室的敞口端所在的转子2直径在与转子中轴垂直的截面上的投影垂直，如图10a、22b所示，图中所示的第一直径D1(H1)和第二直径D2(H2)垂直，其交叉的角度是90度。

转子2的具体结构可以有多种方案。例如：图7-图14是转子2结构的基本构造形式。由图7所示结构可知，转子2周壁上开设4个通孔，转子2腔内设置了一个十字交叉隔板303，十字交叉隔板303将转子2的内腔室分成了四个扇形独立的小腔室，十字交叉板303上端与第一堵板301连接，同时，第一堵板301与转子2一端的周壁连接，第一堵板301在转子2的同一直径对称开设了第一通液口304和第二通液口305，十字交叉板303下端与第二堵板302连接，同时，第二堵板302与转子2的另一端的周壁连接。第二堵板302在转子2同一直径对称开设第三通液口306和第四通液口307。第一通液口304和第二通液口305所在的第一直径D1与第三通液口306和第四通液口307所在第二直径D2在与转子2中轴垂直的截面上的投影相交叉。优选的方案是：第一通液口304和第二通液口305所在的第一直径D1与第三通液口306和第四通液口307所在第二直径D2在与转子2中轴垂直的截面上的投影垂直，如图10a所示，图9和图10中所示的第一直径D1和第二直径D2在与转子中轴的垂直截面上的投影是第一直径D1和第二直径D2垂直，其中α角为90度。图12中201是第一通孔，202是第二通孔，203是第三通孔，204是第四通孔，205是第一独立小腔室，206是第二独立小腔室，207是第三独立小腔室，208是第四独立小腔室，其中第二独立小腔室206和第四独立小腔室208的底部是封闭端，第一独立小腔室205和第三独立小腔室207的底部是敞口端。

附图15-附图22及附图22a、22b是转子2结构的另一优选实施例。该优选结构是在上述转子2基本结构形式的基础上，进一步将转子腔室通流部分流面三元渐变优化变形的结果，具有液体流通顺畅阻力小的优势。

图中308是第一半圆，309是第二半圆，3000是第三半圆，3001是第四半圆，201是第一通孔，202是第二通孔，203是第三通孔，204是第四通孔。隔离部件3一端将转子2一端隔成第一半圆308和第二半圆309，隔离部件3另一端将转子2另一端隔成第三半圆3000和第四半圆3001，转子2周壁上开设的通孔如图22a所示，依次为第一通孔201，第二通孔202，第三通孔203，第四通孔204，第一通孔201与第二半圆3000相通，第二通孔202与第二半圆309相通，第三通孔203与第四半圆3001相通，第四通孔204与第一半圆308相通，第一直板H1与第二直板H2在与转子2中轴垂直的截面上的投影相交叉，优选：第一直板H1与第二直板H2在与转子2中轴垂直的截面上的投影垂直。参照图22b所示，其中α角为90度。本实施例中的隔离部件3呈空间十字交叉空心曲面几何体状，这种结构的转子具有机械强度高，流体阻力小等优点。

附图23-附图30所示结构是转子与推力轴承连接等结构。

图中5是推力轴承，6是传动轴管，7是第一凹槽，8是第一压力平衡孔，9是第二凹槽，10是环形凸台。图中所示转子2一端与推力轴承5连接，推力轴承5是圆环状，推力轴承5圆环一端的内径与转子2连接端的内径相同，推力轴承5轴向圆环面积大于转子2与其连接端的内圆面积。推力轴承5的圆环面的内圆处轴向设置环状凸台10，环状凸台10的内径与相应的转子出水端内径相等。环状凸台10凸台高度及凸台面宽度以防止液体过多泄漏为参考设计，推力轴承5的圆环端面上开设数个第一凹槽7，第一凹槽7的长度与推力轴承5的圆环端面的宽度相等，第一凹槽7均布在推力轴承5的圆环端面，第一凹槽7的底面及与底面连接的两个侧面均为弧面。

转子2另一端的端面上均匀开设第二凹槽9，第二凹槽9的底面及底面连接的两个侧面均为弧面。第一凹槽7所在直径的轴向切面弧线与推力轴承5圆环面连接处呈弧状，第二凹槽9所在直径的轴向切面弧线与转子2进水端圆环面连接处呈弧状。本发明上述结构能够促使定子1与转子2端面、推力轴承5配合面形成液楔，进而建立液膜，强化推力轴承5的浮动功能，对转子2提供更好的轴向支撑和润滑等。

本发明为了减少推力轴承5较强的轴向推力负荷，在转子2上开设第一压力平衡孔8，第一压力平衡孔8穿透隔离部件3和推力轴承5与供水通道连通，第一压力平衡孔8为两个，均匀分布，第一压力平衡孔8位于推力轴承5上的环形凸台10外侧。第一压力平衡孔8使高压液体进入推力轴承5上端面与定子1配合的间隙内，产生与转子2供水口对等的液体压力，用以平衡抵消转子2轴向与之相反的压力，减小推力轴承的轴向支撑负担。

附图31-附图34是本发明所述液体连续换向装置用电机带动旋转的实施方案。

定子1周壁上设有8个通孔，各通孔与相应的气缸连接支管11连接，各气缸连接支管11的出水端设置法兰。定子1的回水口连接的法兰与第一回水弯管12连接，第一回水弯管12的上部管壁设有轴孔，第一回水弯管12的外壁轴孔圆周外部设有电机支架14，电机支架14、第一回水弯管12上部管壁上的轴孔、定子1及转子2均同轴。电机24a安装在电机支架14上，电机24a上的轴穿过第一回水弯管12的上部管壁轴孔与隔离部件3连接，第一回水弯管12上部管壁上的轴孔与电机支架14间安装轴封装置15，第一回水弯管12另一端口是回水口13b，位于定子1圆周外侧。定子1周壁上的通孔高度与转子2周壁上的通孔高度相同，定子1的供水口13a内壁设置凸台，凸台内圆直径与转子2周壁内圆直径相等，定子1凸台也可采用定位环16的结构。如图所示，定位环16位于推力轴承5上部，定位环16有一个圆环体，圆环体朝向定子轴向开口的端面有一个凸缘16a；定位环16的朝向转子2的环面与推力轴承5的环面间隙配合，定位环16上端凸缘16a的朝向转子的环面与定子1内壁设置的环状凹台台面过渡配合，定位环16的上环面位于定子1回水口与连接法兰密封面齐平。

图35-图38是图31-图34所示实施例整个定子结构示意图。其中的定子1结构与图31-图34所示结构没有区别：定子1的一端是供水口13a，定子1的供水口端内壁上设置了第一台阶102，定子1与供水端对应的另一端内壁设置第二台阶103和第三台阶1031，第一台阶102、第二台阶103和第三台阶1031使定子1产生了四个不同尺寸的内径，即：第一内径D1、第二内经D2、第三内径D3和第四内径D4。第一内经D1与转子2端部开口内径相等，第一台阶102的台阶台面与对应的转子2端面间隙配合。定子1与供水端对应另一端面安装定位环16，定位环16的内径与转子2端部开口内径相等，定位环16的外径与第三内径D3过渡配合，定位环凸缘16a的外径与内径D4过渡配合，凸缘16a朝向转子的环面与第三台阶1031的台面过渡配合。

附图39-附图44是用液力涡轮带动转子转动的实施例之一结构示意图。液力涡轮17与隔离部件3或转子一端连接，液力涡轮17安装在转子2的供水端，液力涡轮17的外圆直径与转子2的外径相等。

本实施例采用的转子2结构如45所示，图中推力轴承5与转子2出水端连接，推力轴承5的上环面内径处设置环状凸台10，推力轴承5设置环状凸台10的上环面上设置第二环形凹槽21，第二环形凹槽21内开设第二压力平衡孔20，第二压力平衡孔20是两个，均布在第二环形凹槽21的圆环内，第二压力平衡孔20穿透推力轴承5环面和隔离部件3与供水的水流通道相通。与推力轴承5开设第二环形凹槽21的相背的下环面上设置第一环形凹槽19,即:推力轴承5朝向转子2的环面上设置第一环形槽19。如图50和图51所示,推力轴承5的下环面朝向转子2外周壁。第一环形凹槽19内开设径向的压力平衡孔18,径向的压力平衡孔18为两个,均分布在第一环形凹槽19的圆环内,径向的压力平衡孔18穿透转子2的周壁,使第一环形凹槽19与转子2回水通道连通。上述结构的转子2通道的供水压力和回水负压通过推力轴承5的结构达到了更好的轴向压力平衡状态。上述结构的转子2与推力轴承5的结构可用于本发明所述的各种实施例中。所述液力涡轮17优选轴流式结构,也可选用斜流式结构,或者是混流式结构。

图54-图59所示结构是转子2与离心泵涡轮连接成一体的实施例结构示意图,图中24是水泵电机,23是泵体上盖,22是蜗壳,2501是离心泵涡轮.

本实施例中转子2的进水端开口位于定子2进水口13a处,转子2的出水端与离心泵涡轮2501的进水口相连,蜗壳22安装在定子1周壁101上端,离心泵涡轮2501安装在蜗壳22内,定子1的回水口与蜗壳22的进水口相连,出水口13b位于定子1的径向一侧。涡壳22上敞口法兰安装泵体上盖23，泵体上盖23中心部开设轴孔，传动轴24b一端穿过轴孔与水泵24电机连接，传动轴24b另一端与隔离部件3或转子2连接。泵体上盖23的轴孔外周安装电机支架14，电机支架14上安装水泵电机24.电机支架14、轴孔等密封均采用现有结构完成。水泵电机24优选全密封承压电机，也可选屏蔽电机或潜水电机等防水电机，采用优选全密封承压电机时，电机24与泵体上盖23密封连接，不再需要轴封装置15。本实施例定子1周壁101的结构与其它实施例结构相同，其上端与水泵蜗壳22的进水口轴向连接后组成换向装置与泵体合一的新定子，定子1周壁101径向上开口及接管方案与其它实施例相同，该新定子结构如图60-图63所示。本实施例的转子2结构如图64-图69所示结构。转子2的一端是进水端，进水端周壁端面上设置数个凹槽2a，凹槽2a是4个、6个、8个或10个不等，凹槽2a使与该转子2端面配合的部件间形成液楔建立起液膜，更好地为转子2提供向上的轴向支撑。转子2的另一端连接离心泵涡轮2501，转子2的出水端与离心泵涡轮2501的进水端相连，离心泵涡轮2501的盖板2512中部设置轴孔管2511，轴孔管2511与隔离部件3连接。转子2周壁上开设4个通孔，4个通孔在转子周壁上的轴向高度相同，通孔是圆形、椭圆形或长方形等，优选长方形，4个通孔的各尺寸均相同。每个通孔垂直于转子2轴向的最大截面在转子2周壁上所占弧长小于转子2周壁周长的八分之一，转子2内的隔离部件3优选本发明所述的结构。本实施例所述转子2的结构也可用于其它实施例中。

附图70-附图73是转子与轴流泵涡轮连接为一体的实施例结构示意图。

本实施例图中所示的定子周壁上开设8个通孔，各通孔与相应的气缸连接支管11连接，转子2安装在定子1的腔体内，转子2的外壁与定子1的周壁101内壁之间是间隙配合。定子1周壁101上的通孔轴向位置与转子2上的通孔轴向位置相同，转子2内安装的隔离部件3优选本发明所述的结构。转子2的进水端安装轴流泵涡轮2c，轴流泵涡轮2c的进水端口位于定子1的供水口13a一端，转子2的回水端与对应的定子1周壁101回水端间隙配合，定子1周壁101的回水端通过法兰与第二回水弯管13c一端连接，第二回水弯管13c的另一端是回水管接口13b，该回水管接口13b通过主循环管路与定子1的下部回水管口13a连接，第二回水弯管13c的管口13b朝向定子1一侧。第二回水弯管13c的上管壁开设轴孔，轴孔中心线与定子1是同一中心线，第二回水弯管13c的管壁上设置电机支架14，电机支架14上安装水泵电机24，水泵电机24的输出轴穿过轴孔与隔离部件3连接。电机支架14与轴孔间设置轴封装置。当水泵电机24为密封承压电机时，可不设轴封装置。本发明实施例中的定子1的一端或两端设置定位环16，定位环16的结构及与定子1、转子2间的位置和配合方案均与上述所述实施例中的结构相同。

本实施例中转子2的具体结构更清楚得在图74-图79中所示，图74中的转子2进水端与轴流泵涡轮2c连接，轴流泵涡轮2c轮毂朝向转子2进水端外侧的一端是圆顶，该圆顶位于轴流泵涡轮2c中部，隔离部件3的中心部设置轴管6，轴管6中心部是轴孔2d，轴管6的下端与水泵涡轮2c的轮毂连接。转子2的一端安装推力轴承5。本实施例中，转子2与轴流泵涡轮的组合结构，使液体冲量与压力矢量在转子轴向上的分量之和相互抵消，因而，当转子采用的材料能够忽略其本身向下的轴向压力时，可以不安装推力轴承。本实施例的推力轴承5的结构与其它实施例中的结构相同。

本发明实施例中安装的定位环16，主要用于定子1、转子2轴向间隙定位。由于定位环16上设置的凸缘16a与相应定子1一端内凹台面过渡配合，轴向位置被固定，在外接法兰与定子1端部法兰连接压紧时，法兰接触密封面的的松紧度不影响转子2在定子1内的轴向间隙。

本发明所述转子2，还可以优选图82-图84所示结构。如图82所示，转子2的周壁上的通孔呈长方形，4个通孔均布在转子2周壁上，长方形的长边与转子2轴向平行，在每个长方形通孔内设置数条圆弧状拉筋2f，数条圆弧状拉筋2f轴向分布，各圆弧状拉筋2f在通孔轴向上平行均布排列，圆弧状拉筋2f的外弧面与转子2的外径位于相同弧面内，每条圆弧状拉筋2f的两端分别与相应的长方形通孔长边壁连接。转子2的隔离部件3结构采用本发明所述的优选方案。转子的通孔增加的圆弧状拉筋2f，使转子2特别适用于直径和轴向尺寸较大和转速较高的转子。直径和轴向尺寸较大、转速较高的转子承受的离心力很大，转子2周壁上较大的通孔轴向断面对抗离心力的强度较弱，转子高速转动时，强大的离心力作用下通孔部位易发生变形，当其变形量超过设计变形量的极限时，易出现转子2卡顿现象，进而引发运行故障。在转子2周壁的通孔处增加圆弧状拉筋2f，达到增强转子2上通孔部位对抗离心力强度的目的，防止发生运行故障。

本发明所述机械式液体连续换向装置安装在压缩机、内燃机或外燃机等设备上使用，下面以压缩机为例说明其具体实施方式。图85-图88是液体连续换向装置安装在压缩机上的实施方式之一。

图85所示的压缩机有一个底座26，底座26上安装水泵25，水泵25的出水口25b通过管道25d与本发明进水口13a连通，水泵25的进水口25a通过管道25c与本发明回水口13b连通。定子1周壁上的通孔分别与相应的气缸连接支管11连接，每个气缸连接支管11通过管道分别与相应的气缸29连接，即：定子1周壁上8个通孔，有8个气缸连接支管，8个气缸29。每个气缸29的上端均连接相应的进气单向阀30和出气单向阀31，每个进气阀30的进气端均通过管道与进气主管27连接，进气主管27呈圆环形，这是优选形状，这种形状的进气主管27便于减小压缩机的体积，也适于管路等部件分布及各部件的连接，进气主管27设有进气口27a。每个出气单向阀31均通过管道与出气主管28连通，出气主管28是圆环形，出气主管上设有出气口28a。每个气缸29的底部与支架32一端连接，或者气缸29通过管道与支架32一端连接，支架32另一端与底座26连接。补液管33设置在回水主管上，回水主管与水泵25连接，水泵25连接的出水管上或定子进水口13a的外连接管道上设置排液管34.

上述压缩机工作时，通过补液管33加入工作液，工作液的液位达到气缸高度的二分之一左右时停止进液，启动转子电机35及水泵电机，转子2在转子电机带动下旋转，同时水泵25工作，压缩机管道中的液体开始循环。当定子1周壁上同一直径上的通孔与转子2同一直径周壁上的通孔对应，转子2周壁上的该通孔与进水连通时，定子1周壁上通过气缸连接支管11连接的两个气缸29开始进水，气缸29内气体被压缩并通过出气单向阀进入出气主管28，从出气口28a排出供用气负荷。同时，定子1周壁上另一对与上述一对通孔径向呈90度夹角的两个周壁通孔，对应的转子2周壁通孔与回水连通，这两个定子1通孔通过气缸连接支管11连接的两个气缸开始回水，这两个气缸从进气口27a经过进气主管27、进气单向阀30开始吸气。在转子2不断的旋转下，转子2的上述位置再旋转90度时，定子1周壁通孔连接的气缸29工作液全部开始换向流动，曾进水的气缸29开始回水吸气，曾回水的气缸29开始进水排气，完成一个工作循环。当转子2在上述位置旋转45度角时，与上述4个气缸相邻交错分布的另4个气缸重复上述工作循环。转子2按设定速度连续旋转，水泵按设置流量和压力连续工作，定子1周壁上四对气缸29相互接力不间断的吸气排气对气体进行压缩。本实施例中的定子1、转子2的结构和定子1、转子2与其他结构的连接关系均采用本发明所述的结构，特别是适用于单独电机带动转子旋转的实施例方案。本实施例中，转子2周壁同一直径通孔工作液体压力相等方向相反，形成力偶，使转子2的径向液体压力始终处于自然平衡状态，转子2能够始终处于平衡旋转状态。转子2轴向上安装的推力轴承5上设置的压力平衡孔等结构，进一步保证了转子2运动的轴向平衡，使转子2整个运动平衡始终保持较佳状态，能够更好地解决现有技术的不足。

本发明所述液体连续换向装置用于压缩机的实施方式的另一结构如图89-图92所示，这是液体动力涡轮与转子连接并带动的具体结构：图中所示转子2一端与液体动力涡轮17连接。该结构用液体动力涡轮取代了转子电机，相应的也取消了转子电机所必须的传动轴、电机支架等结构，其它结构与附图85-附图88所示结构相同。

本发明所述的液体连续换向装置用于压缩机的实施方案之三如图93-图96所示结构，其上转子2与离心泵涡轮连为一体。本实施例的整体外形是圆环状，底座26是圆形，底座26沿圆周均布支架32，各支架32的上端与相应的气缸29连接，或与气缸29的连接管连接。液体连续换向装置安装在进气主管27和出气主管28的中部，由图96所示，转子2的出水端连接离心泵涡轮的进口，定子1上部设置蜗壳22，蜗壳22内安装离心泵涡轮2501，离心泵涡轮2501进水口与转子2回水口连接，蜗壳22轴向位置与离心泵涡轮2501对应。蜗壳22上部开口处安装泵盖23，泵盖23上部安装电机支架14，电机支架14上安装水泵电机24，水泵电机24的传动轴穿过泵盖23上的中心轴孔与离心水泵涡轮2501和隔离部件3连接。蜗壳22的进水口与定子1上部连接，定子1上开设8个通孔，各通孔分别与气缸连接支管11一端连接，每个气缸连接支管11另一端分别与各自的气缸29连通。气缸29分别连接进气单向阀30和出气单向阀31，每个进气单向阀30分别连接进气主管27，进气主管27是圆环状，进气主管27上设置进气口27a；每个出气单向阀31分别连接出气主管28，出气主管28呈圆环状，出气主管28设置出气口28a；各气缸29外壁或气缸连接管分别与各自的支架32一端连接，支架32另一端分别与底座26连接。蜗壳22上设置出水口13b，出水口13b通过循环水主管道与供水口13a相接。循环水主管道上设有补液管33和排液管34.本实施例中转子2与离心泵涡轮共用一台电机24带动，电机24位于圆环状进气主管27和出气主管28的中部，使压缩机整体体积小，结构紧凑，各部件的连接和位置关系是一种优化组合，转子2腔内液体压力矢量求和相应抵消为零，达到自然平衡。

附图97-附图100所示结构，是转子与轴流泵涡轮连接成一体用于压缩机的实施方案。

本实施方案中，转子2一端连接轴流泵涡轮，轴流泵涡轮与转子2直径相同，水泵电机24安装在定子1回水口外连接的第二回水弯管13c的电机座上，水泵电机14的传动轴穿过第二回水弯管13c管壁与转子和轴流泵涡轮连接。本实施方案中的定子1、转子2、气缸连接支管11、气缸29、进气单向阀30、出气单向阀31、进气主管27、出气主管28及底座26等结构及连接关系均与附图93-附图96所示结构相同、工作原理相同。

附图101所示结构是定子1周壁上设有8个通孔，8个通孔分别与各自的气缸连接支管11连接，将定子1同一直径上的两个气缸连接支管11通过一汇集连管连接后的实施方案，即：定子1周壁上设置8个通孔，8个通孔依次与相应的气缸连接支管11连接，每两个位于定子1同一直径上的气缸连接支管11由一个汇集连管连接，各汇集连管一端设置外接管口，汇集连接管另一端与气缸连接支管11封闭连接，4条汇集连管在高度方向上依次排列，4个外接管口分别与各自相应的气缸29连接。如图101所示，定子1同一直径上的汇集连管分别是第一连管11a、第二连管11b、第三连管11c和第四连管11d，每条连管均是半圆形，每条连管均有一个外接管口，即：第一外接管口11h、第二外接管口11g、第三外接管口11f和第四外接管口11e，每个外接管口均设置在竖管上端，竖管下端与相应的气缸连接支管11连接，4条竖管分别是第一竖管11i、第二竖管11j、第三竖管11k和第四竖管11l。本实施方案中，所述的定子1、转子2结构均与本发明所述结构相同。本实施方案将定子1的8个通孔的气缸连接支管11与气缸连接的接口变成4个，可适用于不同设备上的使用要求，并可降低生产成本等。本八气缸接口变四气缸接口的方案适用于本发明所有的结构形式。

附图102是附图101所示结构与4个气缸29连接的压缩机示例结构示意图。附图101所示的4个外接管口分别连接相应的气缸29，每个气缸29上的进气单向阀30分别与进气主管27连接，进气主管27设置进气口27a，进气主管27是弧状，优选的进气主管27是半圆形状；每个气缸29上的出气单向阀31分别与出气主管28连接，出气主管28是弧状，优选的出气主管28是半圆形状，出气主管28一端设置出气口28a。进气主管27和出气主管28的弧度方向相同。

附图103是定子1外壁连接4个气缸连接支管11的结构示意图。

附图103所示定子1周壁的半圆一侧设置4个气缸连接支管11，每个气缸连接支管11与相应的定子1周壁上的通孔连接，相邻两个气缸连接支管11中心线间的夹角为45度，定子1上的回水口13b朝向未设置气缸连接支管11的一侧为优选。本实施例所示结构可用于不同型号、不同设备的使用需求，为了保证需要的设计流量，保证液体足够的流通面积，可将定子1、转子2的通流部分在轴向尺寸上做相应的增加。

附图104是附图103所示结构采用电机带动转子的立体示意结构。

附图105和附图106是附图103所示结构用于压缩机气缸连接的实施例。

图中所示结构是定子1通孔的4个气缸连接支管11分别通过管道与相应的气缸29连接，每个气缸29上端的进气单向阀30和进气主管27连接，进气主管27是弧状，进气主管27是半圆形为优选形状，进气主管设有进气口27a；每个气缸29上的出气单向阀31分别与出气主管28连接，出气主管28是弧状，出气主管28是半圆形为优选形状，出其主管28设有出气口28a。所述四气缸接管的实施例方案适用于本发明所有结构形式的液体换向装置。

本发明所述转子与各种动力部件连接，可以是一体式结构，也可以是分体式结构。所述推力轴承5优选液体浮力推力轴承。

本发明所述的定子1周壁101上开设4个或8个通孔，也可以开设8个以上通孔，通孔数为偶数，每个通孔分别连接气缸连接支管11。由于从性价比方面考虑，4个通孔(开设在定子周壁同一半圆侧)和8个通孔为优选方案。

本发明所述所有电机，如果采用全封闭承压电机，如油浸电机、防水电机、屏蔽电机等形式，电机与本发明换向装置可采用封闭连接，而不再使用开放的电机支架和轴封装置。

本发明所述的“水”或“液”是指多种工作液体，可以是油或其它混合液体，不限于水。

本发明说述的“水泵”是指多种泵类，含水泵，也包括油泵及其他类型泵，泵的结构形式也不限于本实施例所述范围，具体配置视情况而定。

本发明所述液体连续换向结构还可用于液体活塞内燃机等其它液体活塞设备。

本发明所述“上”“下”均以图示位置为参考。

Claims (32)

1.一种改进型机械式液体连续换向装置，包括定子（1），定子（1）设有腔体，定子（1）腔体内安装转子（2），定子（1）腔体内壁与转子（2）外壁间设有间隙，定子（1）壁上开设通孔，定子（1）设置供水口和回水口，转子（2）设置腔室，转子（2）腔室内安装隔离部件（3），转子（2）设置进水端和出水端，其特征在于：转子（2）周壁上均匀开设四个通孔，隔离部件（3）将转子（2）腔室隔成四个独立小腔室，每个独立小腔室与相应的转子（2）周壁上的通孔对应，每个独立小腔室的轴向一端为封闭端，另一端为敞口端，每个独立小腔室的敞口端在轴向上与相应的循环管道或管连接件相通，在转子（2）的同一直径上对称分布两个独立小腔室，两个独立小腔室的封闭端和敞口端位于各自相同的端面内，在转子（2）的同一直径上对称分布的两个独立小腔室为一对，两对独立小腔室的敞口端所在的转子（2）直径位于转子不同端面内，并且在与转子中轴垂直的截面上的投影相交叉。

2.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：隔离部件（3）有一个十字交叉板（303），十字交叉板（303）上端与第一堵板（301）连接，十字交叉板（303）下端与第二堵板（302）连接，第一堵板（301）和第二堵板（302）分别与转子（2）高度方向两端周壁连接，十字交叉板（303）将转子（2）的腔室隔成四个扇形独立小腔室，第一堵板（301）在第一直径D1上对称开设第一通液口（304）和第二通液口（305），第二堵板（302）在第二直径D2上对称开设第三通液口（306）和第四通液口（307），第一通液口（304）和第二通液口（305）所在的第一直径D1与第三通液口（306）和第四通液口（307）所在第二直径D2在与转子（2）中轴垂直的截面上的投影相交叉。

3.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：定子（1）壁上开设8个通孔，8个通孔均匀分布在定子（1）的圆周壁上，定子（1）的同一直径上对称分布两个通孔，每个通孔与相应的气缸连接支管（11）一端连接，气缸连接支管（11）另一端为外接管口端，外接管口端与相应的管道连接。

4.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：转子（2）一端与推力轴承（5）连接，推力轴承（5）圆环状一端的内径与转子（2）连接端的内径相同，推力轴承（5）轴向圆环面积大于转子（2）与其连接端内圆面积；转子（2）的另一端环形端面上设置第二凹槽（9），第二凹槽（9）的水平截面弧线与转子进水端圆环面连接处呈弧状。

5.根据权利要求4所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：推力轴承（5）的圆环面的内圆轴向设置环状凸台（10），环状凸台（10）的内径与转子（2）出水端内径相等，推力轴承（5）圆环端面上均匀开设第一凹槽（7），第一凹槽（7）的底面及底面连接的两侧面均为弧面。

6.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：定子（1）的周壁上开设四个通孔，四个通孔均匀分布在定子（1）周壁的同一半圆范围内，定子（1）回水口连通第一回水弯管（12），第一回水弯管（12）的出水口（13b）朝向定子（1）未设置通孔的一侧。

7.根据权利要求4所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：转子（2）上开设第一压力平衡孔（8），第一压力平衡孔（8）为两个、均布，第一压力平衡孔（8）位于推力轴承（5）的环状凸台（10）的外侧，第一压力平衡孔（8）穿透隔离部件（3）和推力轴承（5）与供水通道连通。

8.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：定子（1）的回水口连接的法兰与第一回水弯管（12）连接，第一回水弯管（12）的上部管壁设有轴孔，第一回水弯管（12）的管壁轴孔圆周外部设有电机支架（14），电机支架（14）、第一回水弯轴12上部管壁上的轴孔、定子（1）及转子（2）均同轴，电机（24a）安装在电机支架（14）上，电机（24a）上的轴穿过第一回水弯管（12）的上部管壁轴孔与隔离部件（3）连接，第一回水弯管（12）上部管壁上的轴孔与电机支架（14）间安装轴封装置15，第一回水弯管（12）另一端是回水口（13b），位于定子（1）圆周外侧。

9.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：所述定子（1）周壁上开设8个通孔，各通孔在定子（1）周壁均匀分布，每个通孔与气缸连接支管（11）一端连接，定子（1）轴向的一端为供水口（13a），供水口（13a）一端内壁设置第一台阶（102），第一台阶（102）内径D1与转子（2）端部开口内径相等，第一台阶（102）的台阶台面与对应的转子端面间设置间隙，定子（1）的另一端设置定位环（16），定位环（16）的内径与相应的转子（2）上的开口端内径相等，定位环（16）的外径与第三内径D3过渡配合。

10.根据权利要求9所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：所述定子（1）的回水口（13a）对应的一端内壁上设置第二台阶（103）和第三台阶（1031），转子（2）一端安装推力轴承（5），第二台阶（103）对应配合推力轴承（5），推力轴承（5）上端面与定位环（16）下端面间隙配合，推力轴承（5）下端面与第二台阶（103）的台面间隙配合；定位环（16）轴向朝向定子开口的一端外圆设置凸缘（16a），朝向转子的端面内圆设置内凹台阶（16b），凸缘（16a）下端面与第三台阶（1031）台面过渡配合。

11.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：转子（2）进水端连接液力涡轮（17），转子（2）的中心线与液力涡轮（17）为同一中心线，转子（2）出水端设置推力轴承（5），推力轴承（5）的上环面内径处设置环状凸台（10），在环状凸环（10）的外圆处的推力轴承（5）的环面上设置第二环形凹槽（21），第二压力平衡孔（20）为两个、并匀布在第二环形凹槽（21）的槽内，第二压力平衡孔（20）穿过推力轴承（5）和隔离部件（3）分别与进水通道相通。

12.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：转子（2）的进水端位于定子（1）供水口（13a）处，定子（1）上端连接蜗壳（22），离心泵涡轮（2501）安装在蜗壳（22）内，蜗壳（22）敞口处安装上盖23，上盖23中部设置轴孔，上盖23连接电机支架（14），电机支架（14）上安装水泵电机（24），水泵电机（24）通过传动轴与离心泵涡轮（2501）及转子（2）连接，转子（2）的出水端位于离心涡轮（2501）的进水口处，轴孔与电机支架（14）间设置轴封15。

13.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：转子（2）周壁上开设四个通孔，四个通孔尺寸相同，各通孔在周壁上轴向高度相同，每个通孔垂直于轴向最大截面在周壁上所占弧长小于转子周壁周长的八分之一，转子（2）高度方向一端是进水端，转子（2）进水端的端面上均匀分布数个凹槽（2a），转子（2）高度方向另一端是出水端，转子（2）的出水端连接离心泵涡轮（2501），转子（2）的出水端与离心泵涡轮（2501）中部设置轴孔管（25011），轴孔管（25011）与隔离部件（3）连接。

14.根据权利要求9所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：定子（1）一端或两端设置定位环（16），定位环（16）的内径与转子（2）的进水端或出水端内径相等，定位环（16）外径与定子（1）内径相等，定位环（16）一端设置凸缘（16a），定子（1）一端内径设置第三台阶（1031），凸缘（16a）与第三台阶（1031）台面过渡配合，定位环（16）端面与定子（1）端面法兰密封面齐平，定位环（16）一端内环面与转子（2）端面间隙配合。

15.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：转子（2）进水端连接液力涡轮（17），转子（2）的中心线与液力涡轮（17）为同一中心线，转子（2）回水端设置推力轴承（5）。

16.根据权利要求1、2、3、4、5、6、8、9、11、12、13、14或15任一项所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：转子（2）的四个独立小腔室对应的转子（2）周壁上开设的通孔为长方形，长方形孔的长边与轴线平行，长方形通孔内设置数条圆弧状拉筋2f，数条圆弧状拉筋2f轴向均布，圆弧状拉筋2f的外弧面与转子（2）的外径位于相同的弧面内，每条圆弧状拉筋2f的两端分别与相应的长方形通孔侧壁连接。

17.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：定子（1）周壁上设置8个通孔，8个通孔依次与相应的气缸连接支管（11）连接，每两个位于定子（1）同一直径上的气缸连接支管（11）由一个汇集连管连接，各汇集连管一端设置外管口，汇集连管另一端与气缸连接支管（11）连接，4条汇集连管在高度方向上依次排列，4个外管口分别与各自相应的气缸（29）连接。

18.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：所述转子（2）周壁均布的4个通孔是长方形或长方形的短边为半圆形，或长方形通孔轴向分割成数个间隔的方孔或圆形孔；各通孔在转子外径所占弧长小于转子外圆周长的八分之一。

19.根据权利要求1所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：隔离部件（3）或转子（2）与传动部件连接的结构是与电机连接或与进水端连接液力涡轮（17），转子（2）的中心线与液力涡轮（17）为同一中心线或与传动轴管（6）连接，传动轴管（6）内安装传动轴，传动轴与电机轴或水泵叶轮轴同轴或与水泵涡轮连接成一体，蜗壳设置在定子（1）上。

20.一种改进型机械式液体连续换向装置，包括定子（1），定子（1）设有腔体，定子（1）腔体内安装转子（2），定子（1）腔体内壁与转子（2）外壁间设有间隙，定子（1）壁上开设通孔，定子（1）设置供水口和回水口，转子（2）设置腔室，转子（2）腔室内安装隔离部件（3），转子（2）设置进水端和出水端，其特征在于：转子（2）周壁上均匀开设四个通孔，隔离部件（3）将转子（2）腔室隔成四个独立小腔室，每个独立小腔室与相应的转子（2）周壁上的通孔对应，每个独立小腔室的轴向一端为封闭端，另一端为敞口端，每个独立小腔室的敞口端在轴向上与相应的循环管道或管连接件相通，在转子（2）的同一直径上对称分布两个独立小腔室，两个独立小腔室的封闭端和敞口端位于各自相同的端面内，在转子（2）的同一直径上对称分布的两个独立小腔室为一对，两对独立小腔室的敞口端所在的转子（2）直径位于转子不同端面内，并且在与转子中轴垂直的截面上的投影相交叉；所述隔离部件（3）一端将转子（2）一端隔成第一半圆通液口（308）和第二半圆通液口（309），隔离部件（3）另一端将转子（2）另一端隔成第三半圆通液口（3000）和第四半圆通液口（3001），第一直板H1设置在第一半圆通液口（308）和第二半圆通液口（309）中部，第二直板H2设置在第三半圆通液口（3000）和第四半圆通液口（3001）中部。

21.根据权利要求20所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：转子（2）周壁上开设的通孔依次为第一通孔（201）、第二通孔（202）、第三通孔（203）和第四通孔（204），第一通孔（201）与第三半圆通液口（3000）相通，第二通孔（202）与第二半圆通液口（309）相通，第三通孔（203）与第四半圆通液口（3001）相通，第四通孔（204）与第一半圆通液口（308）相通，第一直板H1与第二直板H2在与转子（2）中轴垂直的截面上的投影相交叉。

22.根据权利要求20所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：隔离部件（3）与传动轴管（6）连接，传动轴管（6）内安装传动轴，传动轴与电机轴或水泵叶轮轴同轴。

23.根据权利要求20所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：转子（2）与水泵涡轮连接成一体，蜗壳设置在定子（1）上，水泵涡轮是离心式、混流式或斜流式。

24.根据权利要求20所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：定子（1）的周壁上开设四个通孔，四个通孔均匀分布在定子（1）周壁的同一半圆范围内，定子（1）回水口连通第一回水弯管（12），第一回水弯管（12）的出水口（13b）朝向定子（1）未设置通孔的一侧。

25.根据权利要求20所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：转子（2）上开设第一压力平衡孔（8），第一压力平衡孔（8）为两个、均布，转子（2）一端连接推力轴承（5），第一压力平衡孔（8）位于推力轴承（5）的环状凸台（10）的外侧，第一压力平衡孔（8）穿透隔离部件（3）和推力轴承（5）与供水通道连通。

26.根据权利要求20所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其

其特征在于：定子（1）的回水口连接的法兰与第一回水弯管（12）连接，第一回水弯管（12）的上部管壁设有轴孔，第一回水弯管（12）的管壁轴孔圆周外部设有电机支架（14），电机支架（14）、第一回水弯轴12上部管壁上的轴孔、定子（1）及转子（2）均同轴，电机（24a）安装在电机支架（14）上，电机（24a）上的轴穿过第一回水弯管（12）的上部管壁轴孔与隔离部件（3）连接，第一回水弯管（12）上部管壁上的轴孔与电机支架（14）间安装轴封装置15，第一回水弯管（12）另一端是回水口（13b），位于定子（1）圆周外侧。

27.根据权利要求20所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：所述定子（1）周壁上开设8个通孔，各通孔在定子（1）周壁均匀分布，每个通孔与气缸连接支管（11）一端连接，定子（1）轴向的一端为供水口（13a），供水口（13a）一端内壁设置第一台阶（102），第一台阶（102）内径D1与转子（2）端部开口内径相等，第一台阶（102）的台阶台面与对应的转子端面间设置间隙，定子（1）的另一端设置定位环（16），定位环（16）的内径与相应的转子（2）上的开口端内径相等，定位环（16）的外径与第三内径D3过渡配合。

28.根据权利要求20所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：所述定子（1）的回水口（13a）对应的一端内壁上设置第二台阶（103）和第三台阶（1031），转子（2）一端安装推力轴承（5），第二台阶（103）对应配合推力轴承（5），推力轴承（5）上端面与定位环（16）下端面间隙配合，推力轴承（5）下端面与第二台阶（103）的台面间隙配合；定位环（16）轴向朝向定子开口的一端外圆设置凸缘（16a），朝向转子的端面内圆设置内凹台阶（16b），凸缘（16a）下端面与第三台阶（1031）台面过渡配合。

29.根据权利要求20所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：转子（2）进水端连接液力涡轮（17），转子（2）的中心线与液力涡轮（17）为同一中心线，转子（2）出水端设置推力轴承（5），推力轴承（5）的上环面内径处设置环状凸台（10），在环状凸环（10）的外圆处的推力轴承（5）的环面上设置第二环形凹槽（21），第二压力平衡孔（20）为两个、并匀布在第二环形凹槽（21）的槽内，第二压力平衡孔（20）穿过推力轴承（5）和隔离部件（3）分别与进水通道相通。

30.根据权利要求20所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：推力轴承（5）与转子（2）配合端的环面上设置第一环形凹槽19，第一环形凹槽19的槽内沿圆环均匀分布两个径向的压力平衡孔18，径向的压力平衡孔18穿透转子（2）侧壁。

31.根据权利要求20所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：转子（2）周壁上开设四个通孔，四个通孔尺寸相同，各通孔在周壁上轴向高度相同，每个通孔垂直于轴向最大截面在周壁上所占弧长小于转子周壁周长的八分之一，转子（2）高度方向一端是进水端，转子（2）进水端的端面上均匀分布数个凹槽（2a），转子（2）高度方向另一端是出水端，转子（2）的出水端连接离心泵涡轮（2501），转子（2）的出水端与离心泵涡轮（2501）中部设置轴孔管（25011），轴孔管（25011）与隔离部件（3）连接。

32.根据权利要求20所述的一种改进型机械式液体连续换向装置，其特征在于：所述转子（2）周壁均布的4个通孔是长方形或长方形的短边为半圆形，或长方形通孔轴向分割成数个间隔的方孔或圆形孔；各通孔在转子外径所占弧长小于转子外圆周长的八分之一。