CN1656315A

CN1656315A - 回转式机械

Info

Publication number: CN1656315A
Application number: CN 03812076
Authority: CN
Inventors: 亚历山大·阿纳托利维奇·斯特罗加诺夫; 尤里·米哈伊洛违奇·沃尔科夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: CA2487334A1; WO2003100255A1; AU2003242016A1; CA2487334C; CN100545453C; UA75818C2; EP1536138A1; RU2215903C1; EP1536138A4

Abstract

本发明可用于可逆无振动的回转式高压机械中，该机械可以以泵和马达的方式来工作。本发明的机械包括工作室和另一工作室、分离隔壁以及调节元件。所述调节元件借助于这样方式的电影式连接而彼此连接，即，一个调节元件的运动引起另一调节元件的运动。所述工作室的工作腔布置成在轴向上彼此相对，且通过通道而彼此连接。设置置换器的轴向相对位置的机构实现为，它总是提供至少一个置换器与各调节元件的滑动接触。本发明可扩充相似的回转式机械的功能并改善其工作参数。

Description

回转式机械

技术领域

本发明涉及机械工程，并且可以用于高压低振动的可逆机器中，其能够作为马达和泵来工作。可应用气体和液体工作流体。

背景技术

在已知可调的回转式机械(UK 2207953)中，转子安装在包括入口和出口的壳体中。转子具有容纳径向滑动阀的槽。所述泵包括用于将阀定位在转子槽中的机构、工作室和可径向移动的调节元件。

作为最接近的现有技术，高压低振动的可逆调节泵(RU 2123602)包括具有入口和出口的壳体以及安装在壳体内部的转子。该转子具有用于阀的槽，这些阀能够沿着转子的转动轴往复运动。(此外，将使用更一般性的术语“置换器(displacer)”来代替术语“阀”)。所述泵包括：安装在壳体内部的机构，其用于置换器在转子槽中的轴向定位；工作室；和隔壁(partition)，其与转子一起分开抽吸空间和泵送空间，因此防止了工作流体在它们之间的回流。所述隔壁实际上是隔离元件中的一种，其防止在抽运谐振腔之间工作流体的回流，并且是一种隔壁的特例，这是由于这种设计的任何泵都具有至少两个隔壁。

在这种泵中，工作室在轴向上一侧由转子侧面(flank)的表面来限制，而另一侧由调节元件来限制，其中所述转子侧面与隔壁滑动接触并称为转子的第一侧面，而所述调节元件实际上是可移动的绝缘元件，即，安装成对着转子的第一侧面且轴向移动的第二隔壁。

这种设计的转动泵总是具有两组不同的元件，它们以相等的角速度值相且绕着它们的公共轴沿相反方向相对于彼此同时转动。通常在每一组中它们的基本元件彼此不同，且这两个元件相对于彼此的转动导致其余的泵元件转动。这些基本元件之一通常称为转子，而另一个称为定子(或者也通常称为壳体)，所述转动是相对于该定子的。

术语“转子元件”和“定子元件”(以下，称为“转子”和“定子”)是相对的，且取决于哪个元件相对于另一个元件是转动的。应注意，所有的转动都认为是(除非提及其他情况)相对于转动的公共轴，且轴向是指与该转动的公共轴平行的方向。

当转子开始相对于定子转动时，以电影方式(cinematically)结合到转子上的泵元件的组合也开始转动。下面将这些元件的组合和转子自身称为转子单元。下面将不与转子一起相对于定子转动的其余泵元件以及定子自身称为定子单元。总是可能区分在转子单元和定子单元中的形成泵工作室的部分的组合。工作室包括抽吸空间和泵送空间，且在转子单元和定子单元中也可区分这样的元件，即，它们是泵的工作部分，并且直接完成将工作流体从抽吸空间输送到泵送空间的工作。抽吸和泵送空间是泵的工作空间(它们相应地连接到入口和出口上)。在上述泵中，当转子单元和定子单元完成它们的相对转动一圈时，这些单元的工作部分也与上述单元一起作旋转运动，此外这些单元之一的工作部分在该单元每转动一圈还沿着它们的转动公共轴作周期性运动，而第二单元(另一单元)的工作部分不作这种周期性运动。

以下将其中为工作部分的元件在转子每转动一圈而沿转动的公共轴作周期运动的泵单元称为转子单元，且因此其基本元件将称为转子。以下将所述单元的其余部分称为定子单元，并因此其基本元件将称为定子。

应注意，转子的转动将总是相对于定子的，而不管定子安装在什么装置上以提供转子相对于定子的转动。

在本发明应用的许多实际情况中，称为定子的泵元件可安装在某一装置的转动轴上，而称为转子的泵元件可安装在同一装置的框架或另一转动轴上。以下，根据这些术语的上述意义，转子的所有转动都是相对于定子的。与转子一起转动且直接完成将工作流体传送进泵的泵送空间的工作的工作部分通常称为置换器(以下我们将使用该术语)，并且与转子单元的元件一起将抽吸空间与泵送空间分开的定子单元的元件称为隔壁(以下我们将使用该术语)。在可调式泵中，隔壁中的一个通常安装成使其可相对于转子移动，且称为调节元件。所述抽吸空间连接到入口上，而泵送空间连接到出口上。转子每转动一圈完成置换器一个周期运动的泵总是具有至少两个隔壁，这些隔壁将抽吸空间和泵送空间分开。两周期的泵具有双倍数量的隔壁，三周期的泵具有三倍数量的隔壁等等。

对于这种类型的泵，从转子到面向转子的隔壁的侧面的距离之间的差确定了转子每转动一圈的传送量(换言之，对于这些泵，在面向转子的隔壁的侧面之间的轴向距离确定了转子每转动一圈的传送量)。

当选为现有技术的回转式机械作为泵工作时，不可能在不使转子转动反向的情况下倒转工作流体的传送方向。当其作为液压马达工作时，也不允许在不使工作流体传送反向的情况下而倒转转子的转动方向。

发明内容

本发明的目的是加宽对于这种回转式机械的功能型范围，并改善它们的操作参数。

通过设计这样的回转式机械已解决了这个问题，该机械包括定子单元和转子单元的元件组合，即，它具有：定子；具有槽的转子，可沿着转子的转动轴移动的置换器位于该槽中；用于设置置换器的轴向相对位置的机构；工作室，其在轴向上由转子的第一侧面限定，且包括抽吸空间和泵送空间；隔壁，其安装在定子上并对着转子的第一侧面；以及可轴向移动的调节元件，其安装在定子上并对着转子的第一侧面(在同一位置)；根据本发明的回转式机械具有另一工作室，其在轴向上由转子的第二侧面限定，且其自身包括抽吸空间和泵送空间(置换器的侧面延伸到这些空间)、一隔壁和一调节元件，所述隔壁和调节元件都安装在定子上并对着转子的第二侧面，所述调节元件安装成使其可沿轴向移动，此外，所述调节元件定位成这样，即，其垂直于转子的转动轴的侧面设置成对着隔壁的垂直于转子的转动轴的侧面，其中所述隔壁安装在定子上并对着转子的第一侧面，并且对着转子的第二侧面安装的所述隔壁安装成这样，即，其垂直于转子的转动轴的侧面设置成对着调节元件的垂直于转子的转动轴的侧面，其中所述调节元件安装在定子上并对着转子的第一侧面，且这些调节元件通过刚性的电影方式接头而彼此结合在一起，从而一个调节元件的运动导致另一调节元件运动，而且在轴向上彼此相对的两工作室的工作空间通过通道而彼此连接，且用于设置置换器的轴向相对位置的机构设计成确保各调节元件与至少一个置换器滑动接触。

将上述特征引入所述回转式机械中，可在不使转子的转动反向以及在所述机械作为泵工作时不使用任何特殊的转换设备的情况下，倒转工作流体的传送方向。当所述回转式机械作为液压马达工作时，可在不倒转工作流体的传送方向的情况下而使转子的转动反向。

此外，需要施加在调节元件上以控制回转式机械的作用力不再取决于在该系统中的工作压力，并且在该系统中由泵的不规则负载而导致的压力的变化并不会通过工作流体传给置换器轴向定位的机构以及传送调节单元。这允许脱离调节单元中的液压致动器，并减少回转式机械的控制时间。这种对调节元件和隔壁的相对定位允许这种回转式机械通过仅使用一组置换器、一个用于设置它们的轴向相对位置的机构而倒转工作流体的传送方向，并允许从作用在转子侧面上的工作流体压力而完全平衡转子。

此外，在回转式机械的具体实施例中，为了对转子解除工作流体的径向压力，以及减少转子的径向振动和由这些振动引起的噪声，并减少在径向限定工作室的壁上的流体摩擦，可通过设在转子的相对侧面中的环形槽的表面来径向限定两个工作室，从而它们穿过转子中的通道，置换器位于其中且所述通道通过与环形槽的内表面相交而在其中形成凹口。换言之，环形槽位于转子侧面处从而它们穿过转子的孔，置换器位于所述孔中且环形圆柱槽的径向宽度小于置换器的宽度。第一环形槽的底面实际上为转子的第一侧面，而第二槽的底面为转子的第二侧面。

引入回转式机械中的所有上述特征的组合拓宽了其功能性，即：允许当该回转式机械作为泵工作时，在不改变转子的转动方向的情况下使工作流体的传送反向；允许当该回转式机械作为液压马达工作时，在工作流体的传送方向固定的情况下，使转子的转动反向；允许增加控制速度，允许独立于系统中的工作压力而获得不变的调节效果，允许简化设计，并允许实质上增加对于系统中压力突变的阻力，所述回转式机械连接到该系统上。

与其他类型的回转式机械相同的是该机械可具有多工作室设计，在转子每转一圈置换器具有几个工作周期。

附图说明

下面参考附图来阐述本发明的本质，在附图中：

图1是具有四分之三的壳体和省略的转子的回转式机械；

图2是沿着壳体的通道平面剖取的回转式机械的剖视图；

图3是从轴侧看的回转式机械的剖视图；

图4是从入口和出口方向看的回转式机械的剖视图；

图5是具有置换器的转子；

图6是从工作室的中心看的展开的侧视图。

具体实施方式

本发明实施例的回转式机械(图1)包括具有端盖2和3的壳体(定子)1。转子5安装在壳体1中的轴4上。通过转子5生成孔6，可轴向移动的置换器7位于其中。对着端盖2且被称为转子5的第一侧面的转子5的侧面具有穿过孔6的环形槽8。同时转子5对着端盖3的侧面具有相似的环形槽9，该环形槽9制造成也穿过孔6。环形槽8和9形成为使得孔6在它们的内圆周面中形成凹口10。该回转式机械包括隔壁11和可轴向移动的调节元件12，其中隔壁11安装在对着转子5的第一侧面的端盖2上，而调节元件12安装在对着转子5的同一侧面的同一端盖2上。隔壁11的侧面与环形槽8的底面滑动接触。

该环形槽8与端盖2一起限定了第一工作室。隔壁11和调节元件12将该工作室分为抽吸空间13和泵送空间14(图6)。抽吸空间13连接到入口15上，而泵送空间14相应地连接到出口16上。所述回转式机械具有隔壁17(图2)和可轴向移动的调节元件18，其中隔壁17安装在对着转子5的第二侧面的端盖3上，而调节元件18安装在对着转子5的同一侧面的同一端盖3上。隔壁17的侧面与环形槽9的底面滑动接触。该环形槽9与端盖3一起限定了另一工作室。隔壁17和调节元件18将该另一工作室分为抽吸空间19和泵送空间20(图2)。隔壁17安装成使得其面向转子5的第二侧面的侧面定位成对着调节元件12的侧面，该调节元件12的侧面安装成对着转子5的第一侧面。而且调节元件18安装成使得其面向转子5的第二侧面的侧面定位成对着隔壁11的侧面，该隔壁11的侧面对着转子5的第一侧面。该另一工作室的抽吸空间19(图2)通过通道21连接到第一工作室的泵送空间14(图6)上，并且泵送空间20(图2)通过通道22连接到泵送空间13(图6)上。这些槽穿过壳体1，但在本发明的一般实施例中，它们形成在转子和置换器中，但重要的是这些槽将回转式机械的相对的室连接在一起。

该回转式机械包括轴向定位置换器7的机构，该机构形成为确保在至少一个置换器与各调节元件12和18之间滑动接触。通过围绕转子5的中空圆柱而制成用于轴向定位置换器的机构，且将其安装成可沿轴向移动。

在该中空圆柱的内表面上，形成有封闭的弯曲槽24，从而其弯曲限定了置换器7的轴向相对位置。此外，各置换器7设有跟随器25。这些跟随器25进入封闭的弯曲槽24中。封闭的弯曲槽24制成使得对着调节元件12的侧面的至少一个置换器7与调节元件12的侧面接触，并且对着调节元件18的侧面设置的至少一个置换器7与调节元件18的侧面接触。

此外，调节元件12和18与中空圆柱23通过拉式销26而结合在一起，从而拉式销26的轴向运动导致调节元件12和18与中空圆柱23的相似的运动。

用作泵的回转式机械按以下方式工作。

最初，拉式销26定位成使得调节元件12和调节元件18位于与转子5的侧面等距离处，并且它们对着转子5且中空圆柱23也位于中间位置处。基于此，拉式销26按需要与它们结合在一起。

当转子5开始转动，置换器7的跟随器25开始滑过封闭的弯曲槽24的表面，且置换器7开始沿着转子的转动轴往复运动。封闭的弯曲槽24制成使得转子5每转一圈各置换器7的运动具有如下的周期特征：在开始点处与调节元件12的侧面滑动接触的置换器7开始朝向隔壁11滑过其侧面，同时隔壁11在第一工作室中将抽吸空间13与泵送空间14分开。随着转子5的进一步转动，在某一时刻置换器7开始进入转子5中，并且停止将抽吸空间13与泵送空间14分开，即，松开其与调节元件12的滑动接触。

但是紧跟其后的置换器7同时滑过调节元件9的侧面，以将抽吸空间13与泵送空间14分开。容置在两相邻置换器7之间以及在槽6(这些置换器7位于其中)中的工作流体开始从抽吸空间13移到泵送空间14，当转子5转动时置换器7到达泵送空间14。

随着转子5的进一步转动，置换器7越过隔壁11并再次开始到达调节元件12。接着，在某一时刻，置换器7通过其自身的侧面再次与调节元件12的侧面接触，并且如开始时刻一样开始滑过将抽吸空间13和泵送空间14分开的所述侧面。

在另一工作室中的工作周期几乎相同，区别仅在于与调节元件12滑动接触的置换器7在同一时刻越过隔壁17，而后当置换器7越过隔壁11时，它与将抽吸空间19和泵送空间20分开的调节元件18滑动接触。该另一工作室的抽吸空间19同时对着第一工作室的泵送空间14，且泵送空间20相应地对着抽吸空间13。由于抽吸空间19通过通道21连接到泵送空间14上，泵送空间20通过通道22连接到抽吸空间13上，且调节元件12和18位于中间位置处，因此没有工作流体流动通过入口15和出口16。之所以出现这种情况是因为进入泵送空间14中的工作流体量与从抽吸空间19(这些空间通过通道21连接在一起)中出来的工作流体量相等，且从抽吸空间13中出来的工作流体量与进入泵送空间20(这些空间通过通道22连接在一起)中的工作流体量相等。

当调节元件12通过拉式销26从转子5移动到其行程(末)端时，中空圆柱23和调节元件18也沿相同方向移动。与调节元件12的侧面滑动接触的置换器7从转子5滑出与调节元件12相同的轴向长度，且与调节元件18的侧面滑动接触的置换器7相应地滑入转子5中。

从抽吸空间13传递给泵送空间14的工作流体增加，而从抽吸空间19进入的工作流体以及其流到泵送空间20的量减少，因此工作流体开始泵入出口16中并从入口15流出。为了使在回转式机械中的工作流体流反向，拉式销26必须移动到另一极限位置处，在该处调节元件18距离转子5最远。当调节元件18位于该位置时，工作流体流被反向，且工作流体现在开始泵回到入口15中并从出口16流出。

应注意，当调节元件12和18位于该极限位置时，该回转式机械以最大的运送量和不同的工作流体泵送方向来工作。当调节元件12和18靠近中间位置时，该回转式机械的运送量减少到零，且当调节元件12和18越过该中间位置时再次开始增加，但同时工作流体的泵送方向被倒转。

由于位于同一轴向上彼此相对的工作室通过通道而相互连接，因此它们中的工作压力相等且由这些工作室作用在转子5上的压力完全被平衡。当该回转式机械作为液压马达工作时，通过以与其他可逆回转式机械相似的方式来定位拉式销26而可改变转子5的转动速度和方向。

Claims

1.一种回转式机械，包括：定子；具有通道的转子，可轴向移动的置换器位于所述通道中；用于设置该置换器的轴向相对位置的机构；工作室，其通过转子的第一侧面而在轴向上被限定，且包括相应地连接到入口和出口上的抽吸空间和泵送空间；隔壁，其安装在定子上并对着转子的第一侧面；以及可轴向移动的调节元件，其安装在定子上并对着转子的第一侧面，其特征在于，

还包括另一工作室，其在轴向上被转子的第二侧面限定；其本身包括工作的抽吸空间和泵送空间、一隔壁以及一可轴向移动的调节元件，所述隔壁和可轴向移动的调节元件安装在定子上并对着转子的第二侧面；所述调节元件安装成这样，即，其垂直于转子轴的侧面设置成对着隔壁的垂直于转子轴的侧面，其中所述隔壁安装在定子上并对着转子的第一侧面，并且对着转子的第二侧面安装的所述隔壁安装成这样，即，其垂直于转子轴的侧面设置成对着调节元件的垂直于转子轴的侧面，其中所述调节元件安装在定子上并对着转子的第一侧面；这些调节元件以电影的方式结合，从而一个调节元件的运动导致另一调节元件运动；此外，在轴向上彼此相对的两个工作室的工作空间通过通道彼此连接，且用于设置置换器的轴向相对位置的所述机构制成为确保各调节元件与至少一个置换器滑动接触。

2.根据权利要求1所述的回转式机械，其特征在于，

两个工作室在径向上被环形槽的表面限定，所述环形槽设在转子的相对侧面中并穿过转子中的所述通道，所述置换器位于通道中，并且这些通道通过与所述环形槽的表面相交而在所述环形槽的表面中形成凹口。