CN1875190A - 摆动滑阀机械 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种借助于偏心循环运动工作的摆动滑阀机械，其中内转轮(5)的摆动导向槽(19)设置不同高度的槽前缘(20)和槽后缘(21)，使全部槽前缘(20)的假想的连接圆直径(17)小于全部槽后缘(21)的连接圆直径。

Description

摆动滑阀机械
本发明涉及一种借助偏心循环运动工作的摆动滑阀机械。
现有技术FR 980 766和DE 195 32 703 C1分别提出了带有一个旋转支承的内转轮和一个通过摆动凸轮驱动的同样是旋转支承的外转轮的摆动滑阀机械，这种机械的排送流量可通过改变内转轮和外转轮之间的偏心度来改变。在这种结构型式时，对称配置的摆动凸轮分别用其圆形的头部可回转地布置在旋转支承的外转轮的凹部，并用其锥形的、与头部对应的端部滑动地布置在内转轮的槽中。在这种结构型式时，偏心运转的内转轮和对应的外转轮之间的同步运转是通过内转轮和滑动布置在它的槽中的摆动爪之间的容许间隙来保证的。
为了在合理的效率情况下避免部件的咬死，在加工中必须保持很小的容许公差范围。从而导致这类摆动滑阀机械的生产成本很高。
由于从内转轮到外转轮的结构引起的力传递是通过摆动凸轮来完成而在该摆动凸轮上作用一个倾覆力矩，该倾覆力矩导致运转不均匀和增加摩擦损耗，在极端情况中甚至可导致槽部位的摆动的咬死。
此外，由于这种结构产生很高的压力峰值导致了体积输送量的脉动，并在高转速范围内产生气蚀现象。
如DE 101 02 531 A1及要求其优先权的EP 1 225 337 A2所示，在许多年前就想把不对称的摆动爪用于流量可调的叶片泵的调节装置。
但用这类不对称的摆动凸轮进行的实验表明，(按上述专利申请说明书的图1、5和6)装配不对称摆动凸轮的摆动滑阀机械具有如下的严重缺点，例如：不规则的扭矩变化、严重的脉动(特别是在最大偏心度时)、调节困难(特别是在高转速情况下由于夹紧效应引起的调节困难)、摆动脚范围内的严重的磨损痕迹、摆动腹板的稳定问题和由此引起的弯曲角的严重受限，以及导致大约5％至10％的低的效率，这一切必然要求很高的、而又绝对需要的制造精确度，从而由于摆动凸轮的不对称结构而再次明显增加常规摆动滑阀机械的很高的制造费用，所以与在DE 195 32 703 C1中提出一种用对称摆动凸轮的摆动滑阀机械的结构型式相比，在这类机械中采用的不对称的摆动凸轮没有任何优点，相反甚至只会产生缺点。
因此，从经济的观点看，在当时的摆动滑阀机械中使用这些在DE101 02 531 A1描述的不对称的摆动凸轮不可能保证有效的和功能可靠的连续运行。
正因为如此，在小批量生产后，DE 101 02 531 A1的申请人已不再用这种摆动凸轮。
本发明的目的在于提供一种借助偏心循环运动工作的新式摆动滑阀机械，该机械消除了现有技术的上述诸弊并结合不对称摆动凸轮的使用而明显改善了运行性能、达到了均匀的扭矩变化、明显减少了脉动；与同一规格的摆动滑阀机械比较，同时还明显增加了最大偏心度，增加了输送量，并在明显扩大弯曲角的情况下避免了摆动腹板自身的稳定问题；此外，在全部转速范围内，在摆动滑阀机械的各个部件之间都可实现最佳的力传递；与此同时明显减少了高转速范围内的气蚀产生，改善了可调性、明显提高了摆动滑阀机械的输送效果；此外，明显减少了总的尤指摆动脚要害部位的磨损，而且摩擦损失被减少到最低限度，还明显提高了效率，而同时又明显减少了功能可靠的连续运行所需的制造精度并明显降低制造成本；此外不仅可配置奇数的摆动腹板(6)(从五块摆动腹板(6)起)，而且还可配置偶数的摆动腹板(6)(从六块摆动腹板(6)起)。
这个目的是通过一种带有至少一个转轮组的摆动滑阀机械来实现的：包括一个布置在一根驱动轴(4)上的内转轮(5)组成，该内转轮通过配有摆动头(7)和摆动脚(12)的摆动腹板(6)与一个旋转的、直接支承在壳体(1)内的或间接例如支承在一个控制滑阀(2)内的外转轮(3)连接，其中摆动腹板(6)的结构是，在摆动背面，在摆动头上相对于摆动头圆的中心和摆动脚中心之间的连接线布置一块向摆动脚(12)方向倾斜的摆动头板(9)，该摆动头板在其自由端大致垂直过渡成一根摆动背面平衡凸轮(11)；另一方面，圆形的摆动头(7)则通过一个摆动头槽(8)过渡成一个一直延伸到摆动脚(12)的摆动前侧平衡凸轮(10)。这样构成的摆动腹板(6)用其摆动头(7)放置在均匀分布于外齿轮(3)圆周上的凹槽(14)中，其中在凹槽(14)的端面设置一个摆动定位片(15)，在凹槽(14)的背面设置一个倾斜的摆动止挡面(16)，且摆动腹板(6)用其摆动脚(12)放在摆动导向槽(19)中，其特征为，内转轮(5)的摆动导向槽(19)设置不同高度的槽前缘(20)和槽后缘(21)，使全部槽前缘(20)的假想的连接圆直径(17)小于全部槽后缘(21)的连接圆直径。
在本发明的这个解决方案的基础上，从力传递和动力稳定所需的摆动腹板横截面和从最佳输送量所需的摆动的“拐弯”中确定本发明所需的连接圆直径之差。
通过本发明的高度差，一方面可明显增加颈部的摆动腹板(6)的材料厚度，而同时又可实现“一个较大的倾覆角”。
结合本发明的高度差还可重新确定摆动的背面平衡凸缘(11)，所以通过本发明设置不同高度的槽前缘(20)和槽后缘(21)几乎同时为迄今为止出现的似乎不能解决的全部问题提供了最佳的解决方案。
在本发明这种不同高度的槽前缘(20)和槽后缘(21)的基础上，例如一方面可消除摆动腹板范围内的全部稳定性问题，同时又明显扩大了弯曲角，并由此而可达到均匀的扭矩变化和明显改善运转性能；此外在同时明显增加最大偏心度和减少很高转速范围内的气蚀产生的情况下，还明显减少了脉动，并在同时改善摆动滑阀机械的输送效果和明显改善其可调节性的情况下，总的说来，还明显减少了尤指摆动脚范围的磨损。
相对于槽前缘(20)较高的槽后缘(21)可与本发明其他部件共同作用在磨损小和效率高的情况下即使在最大偏心度时也能实现均匀的运转，所以通过本发明的解决方案，布置在内转轮(5)中摆动腹板(6)也可在摆动导向槽(19)和(摆动腹板(6)的)相对应的两个平衡凸轮之间配置许多间隙，这样即使在最大偏心度和很大制造公差的情况下，也能避免这些部件的相互卡死。
这样就明显减少了在制造摆动滑阀机械时(包括带和不带不对称摆动)需要的高制造精度并由此首次把摆动滑阀机械的总的制造成本下降到合理的程度。
此外，用本发明的解决方案首次成功地克服了迄今为止摆动滑阀机械的功能可靠连续运行所必须的摆动腹板(6)的奇数配置(五块摆动腹板(6)以上)，并保证了即使在摆动腹板的偶数配置时(六块摆动腹板(6)以上)的功能可靠的连续运行。
通过本发明的解决方案首次可根据产生的实际负荷以及最佳输送量来同时进行弯曲的摆动几何尺寸的趋于合理的选择。所以与相同规格的常规摆动滑阀机械比较，在所有转速范围内，在明显增加最大偏心度、明显减少脉动和气蚀产生、在最低摩擦损失、明显改善运行性能和在明显改善效率、明显增加输送量的情况下，使摆动滑阀机械的各部件之间的最佳的力传递变成可能。
本发明的槽前缘(20)相对于内齿轮(5)的槽后缘(21)在其(假想的)连接圆直径内的错开布置可同时实现外转轮(3)的本发明的特殊造型，所以结合本发明的摆动腹板(6)的可能严重弯曲的和很稳定的造型就能在这些部件之间在同步范围内达到一个“向外”移动的、切向力最佳地从内转轮(5)直接通过摆动头(7)引入凹槽(14)的直接的力传递。
其特征还在于全部摆动定位片(15)的假想的连接圆直径(17)明显位于外齿轮(3)的其余内轮廓以内，并在每个相邻的摆动腹板(6)的止动面(16)和摆动定位片(15)之间设置一个外转轮槽(18)。
此外，根据本发明，在下一个摆动导向槽(19)的槽后缘(21)和槽前缘(20)之间设置一个内转轮槽(23)。
另外，根据本发明，摆动前侧平衡凸轮(10)在摆动脚(12)的范围内实质上是通过一个内转轮凹槽(13)与摆动背面平衡凸轮(11)连成一体的。
通过设置外转轮凹槽(18)和内转轮凹槽(23)构成的特殊泵腔(24)结合通过也在摆动腹板(6)下面的摆动脚凹槽(13)构成的特殊泵室，以及本发明解决方案的别的特征共同作用，实现进一步明显减少脉动，并在很高转速情况下即使在最大偏心度范围内也能实现无气蚀的充注，所以借助本发明的解决方案也可最佳地输送很高的体积流量。
摆动凹槽(13)对摆动腹板(6)起稳定作用并同时在整个运动过程中对该摆动腹板在注满输送介质的摆动导向槽(19)中进行导向，以及有助于避免即使带有很大制造公差的摆动腹板(6)在摆动导向槽(19)中的卡死，并同时还把在摆动导向槽(19)中的摩擦损失减少到最低限度。
根据本发明，布置在摆动腹板(6)的摆动背面的摆动头上的摆动头板(9)相对于摆动头圆的中心和摆动脚中心之间的连接线在摆动脚(12)的方向内倾斜一个40°至55°的α角布置，其中圆形的摆动头(7)在与摆动头板(9)的切线和一个布置在摆动前侧的摆动头槽(8)之间夹成一个280°至310°的β角。
综合本发明的这些说明就形成了本发明提出的技术问题的最佳解决方案。
本发明的其他细节和特征可从结合本发明解决方案的权利要求以及附图所示的本发明实施例的以下说明中得知。
下面结合四幅附图所示的实施例来详细说明本发明。
附图表示：
图1本发明的摆动滑阀机械的一种可能的结构型式的剖面侧视图；
图2本发明使用的一种摆动腹板的侧视图；
图3图1摆动滑阀机械的按本发明构成的转轮组的侧视详图；
图4图1本发明摆动滑阀机械的内转轮的侧视图；
图5图1本发明摆动滑阀机械的外转轮的侧视图；
图1用剖面侧视图示出了本发明的摆动滑阀机械的一种可能的实施例。一个控制滑阀2布置在外壳1中。一个转轮组的外转轮3可旋转地布置在该控制滑阀中。
这个转轮组由一个布置在一根驱动轴4上的内转轮5组成，该内转轮通过七块摆动腹板6与外转轮3连接而可进行旋转运动。
在相邻的摆动腹板6、外转轮3和内转轮5之间构成的泵室24的单个泵室容积在驱动轴4的每旋转一圈时相继移到一个最大的容积并紧接着移到一个最小的容积(或相反)。
在泵室11容积增加的情况下，被输送的介质通过设置在外壳1和/或外壳盖内的吸入孔25吸入泵室24中。
在驱动轴4的旋转方向内错开180°，由于在内转轮5和外转轮3之间的偏心度而同时发生泵室24的容积减小，所以该处被输送的介质通过布置在外壳1和/或外壳盖内的排出孔26从泵室11中排出。
图2所示的本发明摆动腹板6是这样构成的，即在摆动背面的摆动头7上，相对于摆动头圆7的中心和摆动脚12的中心之间的连接线向摆动脚12的方向倾斜一个43°的α角布置一块摆动头板9。
该摆动头板在其自由端大致呈直角过渡到一个摆动背面凸轮11。
圆形的摆动头板7在与摆动头板9的切线和一个布置在摆动前侧的摆动头槽8之间构成一个296°的β角。
圆形摆动头7通过这个摆动头槽8过渡到一个一直延伸到摆动脚12的摆动前侧平衡凸轮10。
摆动前侧平衡凸轮10在摆动脚12的范围内借助一个摆动脚凹槽13与摆动背面平衡凸轮11连接。
图3表示图1摆动滑阀机械的按本发明构成的转轮组的侧视详图。七块摆动腹板6用其摆动头7摆放在均匀分布于外转轮3整个圆周上的凹槽14中。
在凹槽14的前侧，分别设置一个摆动定位片15，并在每个凹槽14的背面设置一个过渡到外转轮槽18的倾斜的摆动止挡面16。在每个摆动止挡面16和相应的下一个摆动定位片15之间设置一个外转轮槽18。
摆动腹板6用其摆动脚12置于内转轮5的摆动导向槽19中。
图4表示图1和3本发明摆动滑阀机械的内转轮5带摆动导向槽19的侧视图。
如图4所示，摆动导向槽19实质上具有不同高度的槽前缘20和槽后缘21。
全部槽前缘20的假想的连接圆直径总是小于全部槽后缘21的连接圆直径17。在每个槽后缘21和下一个槽前缘20之间分别设置一个内转轮槽23。
图5表示图1所示本发明摆动滑阀机械的外转轮3的侧视图。如该图所示，全部摆动定位片15的连接圆17明显位于外转轮3的其余内轮廓以内。
如图1和3所示，在最大偏心度时，本发明在这里提出的解决方案首先在低转速范围内在“同步范围”开始时，槽后缘21用其下部紧贴在摆动背部平衡凸轮11上，然后在整个“同步范围”沿着摆动背面平衡凸轮11运动，使摆动腹板6沉入内齿轮5的摆动导向槽19中直至从摆动背面平衡凸轮11到摆动头板9的过渡区紧贴在该内转轮的提高设置的槽后缘21为止。
在“同步范围”内的这个运动过程的全部阶段中，摆动腹板6的摆动头槽8几乎贴合在外转轮3的摆动定位片15上并由于它的形状连接的定位而在这个终端位置内保证最佳的力传递。
在刚才所说的这个运动过程即“沉入过程”中，这里所述的解决方案可使作用到相应摆动腹板6上的径向推力的作用线总是作用在摆动腹板6的摆动导向槽范围内，所以即使在很大的偏心度和高的运行压力情况下，结合摆动脚12上设置的摆动脚凹槽13而在“插接锁定”的情况下总是保证摆动腹板6的最佳导向，从而避免了在摆动导向槽19内摆动腹板6的弯曲和/或卡死。
在摆动脚12上设置的摆动脚凹槽13还能使位于摆动脚凹槽13下方的、被摆动脚12输送的介质在输送过程中在避免压力峰值的情况下最佳地排出。
随着转速的不断增加，从某一个由相应结构和相关偏心度决定的转速开始，由于内转轮5的摆动导向槽19的本发明的造型、摆动腹板6的与此相关的造型以及与内转轮5的摆动导向槽19的本发明造型相关的外转轮3的造型(由于产生的离心力与摆动导向槽19内建立的压力)而出现外转轮3相对于内转轮5的超前。
这个在本发明的结构方式下意外产生的、完全出乎预料的运行状态在相同输送体积流量的情况下明显减少了所需的驱动功率，并由此有助于进一步很明显地提高效率。在这个“超前”的最佳状态内，本发明的“沉下的”槽前缘20紧贴在摆动前侧平衡凸轮10上，并由于本发明的结构型式而保证在最佳的力传递性能情况下直至很高转速范围内的同步运行。
而在几乎中心运转时，全部摆动腹板6都在一个几乎相似的位置内运动，这必然导致摆动腹板6在相应摆动导向槽19内的卡死。
由于摆动导向槽区域的本发明的造型结合由此使摆动腹板6的特殊造型变成可能和结合在其上设置摆动头板9以及在外转轮上对应设置摆动止挡面16，本发明的解决方案甚至在几乎中心运转的情况下，也能保证摆动腹板6在对应的摆动导向槽19中不卡死。
通过外转轮槽18和内转轮槽23构成的特殊的泵室24同时结合相应充注横截面的加大，即使在很高转速和很高输送体积流量的情况下，也总是能够实现无脉动的和无气蚀的注满和排空。
所以借助本发明的解决方案可发展一种借助偏心循环运动工作的新式摆动滑阀机械，这种机械结合使用不对称的摆动凸轮而可明显改善运行性能、实现均匀的扭矩变化、明显减少脉动，并与相同规格的常规摆动滑阀机械比较，同时明显增加最大偏心度和输送量，其中甚至在明显扩大弯曲角度的情况下也能避免摆动腹板范围内的稳定问题；此外，在全部转速范围内实现摆动滑阀机械各部件之间的最佳力传递，同时即使在很高的转速范围内也明显减小了气蚀现象、改善了可调节性、明显提高了摆动滑阀机械的输送效率；此外，总的说来减少了磨损，尤其明显减少了摆动角的要害部位的磨损，同时把摩擦损失减少到最低限度，还同时明显减少了功能可靠的连续运行所需的制造精度、同时明显降低了加工成本；此外不但可设置奇数摆动腹板(6)(从五块摆动腹板(6)开始)，而且也可设置偶数摆动腹板(从六块摆动腹板(6)开始)。
                    附图标记
1     外壳
2     控制滑阀
3     外转轮
4     驱动轴
5     内转轮
6     摆动腹板
7     摆动头
8     摆动头槽
9     摆动头板
10    摆动前侧平衡凸轮
11    摆动背面平衡凸轮
12    摆动脚
13    摆动脚凹槽
14    凹槽
15    摆动定位片
16    摆动止挡面
17    连接圆
18    外转轮槽
19    摆动导向槽
20    槽前缘
21    槽后缘
22    槽底
23    内转轮槽
24    泵室
25    吸入孔
26    排出孔

Claims (5)

1.带有至少一个转轮组的摆动滑阀机械，包括一个布置在一根驱动轴(4)上的内转轮(5)组成，该内转轮通过配有摆动头(7)和摆动脚(12)的摆动腹板(6)与一个可旋转的、直接支承在壳体(1)内的或间接例如支承在一个控制滑阀(2)内的外转轮(3)连接，其中摆动腹板(6)的结构是，在摆动背面，在摆动头上相对于摆动头圆的中心和摆动脚中心之间的连接线布置一块向摆动脚(12)方向倾斜的摆动头板(9)，该摆动头板在其自由端大致垂直过渡成一个摆动背面平衡凸轮(11)；另一方面，圆形的摆动头(7)则通过一个摆动头槽(8)过渡成一个一直延伸到摆动脚(12)的摆动前侧平衡凸轮(10)，这样构成的摆动腹板(6)用其摆动头(7)放置在均匀分布于外转轮(3)圆周上的凹槽(14)中，其中在凹槽(14)的端面设置一个摆动定位片(15)，在凹槽(14)的背面设置一个倾斜的摆动止挡面(16)，且摆动腹板(6)用其摆动脚(12)放在摆动导向槽(19)中，其特征为，内转轮(5)的摆动导向槽(19)设置不同高度的槽前缘(20)和槽后缘(21)，使全部槽前缘(20)的假想的连接圆直径(17)小于全部槽后缘(21)的连接圆直径。
2.按权利要求1的摆动滑阀机械，其特征为，全部摆动定位片(15)的假想的连接圆直径(17)明显位于外齿轮(3)的其余内轮廓以内，并在每个相邻的摆动腹板(6)的止动面(16)和摆动定位片(15)之间设置一个外转轮槽(18)。
3.按权利要求1的摆动滑阀机械，其特征为，在下一个摆动导向槽(19)的槽后缘(21)和槽前缘(20)之间设置一个内转轮槽(23)。
4.按权利要求1的摆动滑阀机械，其特征为，布置在摆动腹板(6)的摆动背面摆动头上的摆动头板(9)相对于摆动头圆的中心和摆动脚中心之间的连接线向摆动脚(12)方向倾斜一个40°至55°的α角，其中圆形的摆动头(7)在与摆动头板(9)的切线和一个布置在摆动前侧的摆动头槽(8)之间夹成一个280°至310°的β角。
5.按权利要求4的摆动滑阀机械，其特征为，摆动前侧平衡凸轮(10)在摆动脚(12)的范围内通过一个摆动脚凹槽(13)与摆动背面平衡凸轮(11)连接。
CNB2004800324594A 2003-11-08 2004-11-05 摆动滑阀机械 Active CN100406735C (zh)

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