CN1916416A

CN1916416A - 双轴转子流体控制装置

Info

Publication number: CN1916416A
Application number: CN 200610047675
Authority: CN
Inventors: 肖波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2007-02-21

Abstract

一种双轴转子流体控制装置，其特殊之处是：它有一个镗缸，在镗缸中心设有镗缸轴，在镗缸的两端设有端板，在镗缸内设有扫镗片；在镗缸内设有旋筒，旋筒的两端插接在镗缸的端板上，在旋筒上均布有与扫镗片数量相当的纵向缝，旋筒的旋转轴心与镗缸轴偏心，两个轴心的连线为中线，扫镗片分别从旋筒上对应的纵向缝中引出，在每个扫镗片与纵向缝之间设有一对活夹，所述的旋筒、活夹和扫镗片构成双轴转子，一个双轴转子将镗缸分为四个工作区、数个工作容腔，四个工作区对称分布在中线两侧且分别为膨胀区和压缩区，在镗缸或镗缸轴或端板上设有进口和出口。优点是：工作效率高，可提高流体的能量转换使用效率，节约能源、降低污染，通用性强、应用范围广。

Description

双轴转子流体控制装置

技术领域

本发明属于流体机械，特别涉及一种双轴转子流体控制装置。

背景技术

流体机械广泛应用于国民经济各行业领域，在工农业、交通运输业、以及其他行业和日常生活领域，都配有各式各型的流体机械，均为不可或缺的设备。流体机械以流体为工作介质，按功能大致可分为三类：第一类是利用流体的场或热力学态的转移变化规律进行功—能转换或逆转换的机械，例如以耗功增压过程为特征的泵、压缩机等，以流体压或同时膨胀的做功过程为特征的水轮机、内燃机、汽轮机、燃气轮机、各种高低温气体透平膨胀机等；第二类是通过流体传递、控制和分配功率或能量的机械，例如同时利用功—能转换和逆转换过程、以实现功率传递和控制为特征的液压变扭器(减速器、增速器)、液压变速器(调速器)等；第三类是伴随能量增减地传输流体质量、同时对其进行计量或参数控制的机械，例如计量泵、定比配流泵、参数调制泵、参数锁定控制泵等。

流体机械按机构运动类型可分为传统的直线平动式、转动式。按能量类型分，则只有容积式和非容积式两种。容积式利用或赋予流体势能，压力是其决定性参数。非容积式利用或赋予流体动能，速度是其决定性参数。在所有的流体机械中，除了旋转叶轮式和冲压式属于非容积式外，其余均为容积式。容积式流体机械具有最丰富的结构形式和功能类型。

但直到今天，流体机械领域仍存在效率不高、污染环境、通用性差等问题。

影响流体机械效率的主要原因有四个方面：一是流体机械的摩擦损失大；二是机械及流体振动以声波的形式流失能量；三是不符合流体运动和能量转换的规律；四是通用性差，即一种产品只能用于一个目的，并且只能在某一设定的条件下使用，大部分情况下甚至连具体的参数也不能变动。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种工作效率高，可提高流体的动能、势能、压力能等能量的转换使用效率，节约能源、降低污染，通用性强、应用范围广的双轴转子流体控制装置。

本发明是这样实现的：它有一个镗缸，在镗缸的中心设有镗缸轴，在镗缸的两端分别设有端板，在镗缸内设有扫镗片，所述的扫镗片以镗缸轴为旋轴呈星形分布在镗缸中；在镗缸内设有一个旋筒，所述的旋筒的两端分别插接在镗缸的端板上，在旋筒上均布有与扫镗片数量相当的纵向缝，所述的旋筒的旋转轴心与镗缸轴偏心，两个轴心的连线为中线，所述的扫镗片分别从旋筒上对应的纵向缝中引出，在每个扫镗片与纵向缝之间设有一对活夹，所述的旋筒、活夹和扫镗片构成双轴转子，一个双轴转子将镗缸分为四个工作区、数个工作容腔，四个工作区对称分布在中线两侧且分别为膨胀区和压缩区，在镗缸或镗缸轴或端板上设有进口和出口。

上述的双轴转子流体控制装置，所述的旋筒的外缘与镗缸内缘相切，旋筒的内缘与镗缸轴外缘相切，以实现最大的压缩比或膨胀比。

上述的双轴转子流体控制装置，所述的扫镗片的数量为1～30个。

上述的双轴转子流体控制装置，所述的扫镗片外缘与镗缸内缘的曲率半径相等，所述的扫镗片内缘与镗缸轴外缘的的曲率半径相等，以确保密封性。

上述的双轴转子流体控制装置，在旋筒内还设有与镗缸同轴心的叠环筒，所述的叠环筒为与扫镗片数目相同的套环叠成，每个套环与一个扫镗片固定连接，以增加工作区。

上述的双轴转子流体控制装置，所述的进口对应的工作容腔容积大于出口对应的工作容腔容积，其容积比等于该双轴转子流体控制装置的压缩比，以实现气体压缩机的功能。

上述的双轴转子流体控制装置，所述的进口对应的工作容腔容积小于出口对应的工作容腔容积，其容积比等于该双轴转子流体控制装置的膨胀比，以实现气动马达的功能。

上述的双轴转子流体控制装置，所述的进口和出口分别为两个，且分别与旋筒内、外工作区相通，以实现发动机的功能。

上述的双轴转子流体控制装置，所述的进口和出口位于镗缸上且分别分布在中线两侧，以实现水泵或水力驱动装置的功能。

本发明的优点是：1、旋筒、活夹和扫镗片构成了一个双轴转子，结构紧凑，零部件几何形状简单，无复杂曲面，制造成本低；一个双轴转子与镗缸能够形成四个工作区和数个工作容腔，必要时还可通过增设叠环筒来增加工作区，所有部件都设在镗缸中，不需要活门、连杆、飞轮、凸轮等部件，结构简单、体积小、重量轻。

2、符合流体运动的规律，流体在双轴转子的作用下，沿圆形轨迹运动，减小了阻尼损耗，可提高流体的动能、势能、压力能等能量的转换使用效率；如果不计内能变化的情况，要把N个大气压的气体的压力能高效地转换为双轴转子的扭矩，只要在一个工作区中设一个进口和一个出口，出口对应工作容腔的容积为进口对应工作容腔容积的N倍，则气体的压力能就得到了100％的利用，工作效率高，而且排气口不会产生噪音。

3、压缩比和膨胀比范围大，理论上可以从1到无穷大，而且在双轴转子机械运转的时候可以按照需要调整压缩比，而不像以往的流体机械的压缩比是固定的，所以双轴转子流体控制装置的适用范围更广，一台用双轴转子流体控制装置构成的内燃机可燃烧汽油、煤油、柴油、酒精、天然气、氢气、甲烷等多种燃料，甚至可燃烧煤碳等固体物。

4、转速范围宽，机械振动小。允许低转速运行是容积式流体机械共有的特征，双轴转子流体控制装置也不例外。能高速运转的机械经济性好，如果排量为1升的发动机最高转速300转/秒，排量为3升的发动机每秒最高转速100转/秒，那么两个发动机的最高输出功率一样大，当然选用小的发动机更经济、更轻便。但像活塞式一样的往复式机械或偏心轮旋转式的机械高速运转时曲轴、连杆、偏心轮的轴负载很大，带来的摩擦损耗也就很大，不适合高速运转，双轴转子的流体控制装置因为是连续旋转的结构，各个部件承受的力是均衡的，其最高转速能接近于非容积式流体机械的最高转速。

5、应用范围广。利用该双轴转子流体控制装置可制成气体压缩机、气动马达、发动机主体、水泵、计量泵等各种设备。

附图说明：

图1是本发明(对应实施例1)的结构示意图；

图2是本发明的工作区示意图；

图3是本发明(对应实施例2)的结构示意图；

图4是本发明(对应实施例3)的结构示意图；

图5是图4的A-A剖视图；

图6是本发明(对应实施例4)的结构示意图。

图中：1-镗缸，2-扫镗片，3-旋筒，301-纵向缝，4-活夹，5-镗缸轴，6-端板，7-中线，8-进口，9-出口，10-膨胀区，11-压缩区，12-压缩区，13-膨胀区，14-叠环筒，1401-套环。

具体实施方式：

实施例1

如图1-2所示，该双轴转子流体控制装置有一个镗缸1，在镗缸1的中心设有镗缸轴5，在镗缸1的前、后端分别设有端板6，在镗缸1内设有扫镗片2，所述的扫镗片2以镗缸轴5为旋轴呈星形分布在镗缸1中，扫镗片的数量为1～30个，根据实际需要还可增加，本实施例以6个为例。所述的扫镗片2外缘与镗缸1内缘的曲率半径相等，扫镗片2内缘与镗缸轴5外缘的的曲率半径相等，以确保密封性。在镗缸1内设有一个旋筒3，所述的旋筒3一端由镗缸1的前面端板6引出，旋筒3的另一端插接在镗缸1的后面端板6上。在旋筒3上均布有与扫镗片2数量相当的纵向缝301，所述的旋筒3的旋转轴心与镗缸轴5偏心，两个轴心的连线为中线7，所述的扫镗片2分别从旋筒3上对应的纵向缝301中引出。在每个扫镗片2与纵向缝301之间设有一对活夹4，所述的旋筒3、活夹4和扫镗片2构成了一个双轴转子，一个双轴转子将镗缸1分为四个工作区、数个工作容腔，四个工作区对称分布在中线7两侧且分别为膨胀区10、13和压缩区11、12，在镗缸1上设有进口8和出口9，进口8和出口9也可设在镗缸轴5或端板6上。所述的进口8对应的工作容腔容积大于出口9对应的工作容腔容积，其容积比等于该双轴转子流体控制装置的压缩比。

使用时，在该双轴转子流体控制装置外侧设置驱动装置与旋筒3的引出部分连接，驱动装置驱动双轴转子顺时针或逆时针旋转(当顺时针旋转时，进口8须设在中线7的左侧；反之则设在右侧)，膨胀区10不断膨胀从进口8吸气，此空间随双轴转子转到压缩区11时体积不断缩小而压缩空气，产生高压气体从出口9排出，以实现气体压缩机的功能。

实施例2

如图2-3所示，该双轴转子流体控制装置有一个镗缸1，在镗缸1的中心设有镗缸轴5，在镗缸1的前、后端分别设有端板6，在镗缸1内设有扫镗片2，所述的扫镗片2以镗缸轴5为旋轴呈星形分布在镗缸1中，扫镗片的数量为1～30个，根据实际需要还可增加，本实施例以6个为例。所述的扫镗片2外缘与镗缸1内缘的曲率半径相等，扫镗片2内缘与镗缸轴5外缘的的曲率半径相等，以确保密封性。在镗缸1内设有一个旋筒3，所述的旋筒3一端由镗缸1的前面端板6引出，旋筒3的另一端插接在镗缸1的后面端板6上。在旋筒3上均布有与扫镗片2数量相当的纵向缝301，所述的旋筒3的旋转轴心与镗缸轴5偏心，两个轴心的连线为中线7，所述的扫镗片2分别从旋筒3上对应的纵向缝301中引出。在每个扫镗片2与纵向缝301之间设有一对活夹4，所述的旋筒3、活夹4和扫镗片2构成了一个双轴转子，一个双轴转子将镗缸1分为四个工作区、数个工作容腔，四个工作区对称分布在中线7两侧且分别为膨胀区10、13和压缩区11、12，在镗缸1上设有进口8和出口9，进口8和出口9也可设在镗缸轴5或端板6上。所述的进口8对应的工作容腔容积小于出口9对应的工作容腔容积，其容积比等于该双轴转子流体控制装置的膨胀比。

使用时，在镗缸1的进口8处连接高压气源，高压气源会膨胀推动双轴转子旋转，通过出口9把膨胀后的气体排出，以实现气动马达功能，其工作效率远远高于现有的燃气轮机和蒸汽轮机。

实施例3

如图2和图4-5所示，该双轴转子流体控制装置有一个镗缸1，在镗缸1的中心设有镗缸轴5，在镗缸1的前、后端分别设有端板6，在镗缸1内设有扫镗片2，所述的扫镗片2以镗缸轴5为旋轴呈星形分布在镗缸1中，扫镗片的数量为1～30个，根据实际需要还可增加，本实施例以6个为例。所述的扫镗片2外缘与镗缸1内缘的曲率半径相等，扫镗片2内缘与镗缸轴5外缘的的曲率半径相等，以确保密封性。在镗缸1内设有一个旋筒3，所述的旋筒3一端由镗缸1的前面端板6引出，旋筒3的另一端插接在镗缸1的后面端板6上。在旋筒3上均布有与扫镗片2数量相当的纵向缝301，所述的旋筒3的旋转轴心与镗缸轴5偏心，两个轴心的连线为中线7，所述的扫镗片2分别从旋筒3上对应的纵向缝301中引出。在每个扫镗片2与纵向缝301之间设有一对活夹4，所述的旋筒3、活夹4和扫镗片2构成了一个双轴转子，一个双轴转子将镗缸1分为四个工作区、数个工作容腔，四个工作区对称分布在中线7两侧且分别为膨胀区10、13和压缩区11、12。在旋筒3内还设有与镗缸1同轴心的叠环筒14，所述的叠环筒14为与扫镗片2数目相同的套环1401叠成，每个套环1401与一个扫镗片2固定连接，以增加工作区。在端板6上设有进口8和出口9，进口8和出口9也可设在镗缸1上。所述的进口8和出口9分别为两个，且分别与旋筒3内、外工作区相通，且在镗缸轴5上也设有进口8和出口9。

使用时，可利用该双轴转子流体控制装置组成内燃式发动机。膨胀区13通过与它相通的进口8从外界吸气，当膨胀区13的气体随双轴转子旋转到压缩区12时压缩，压缩后通过与压缩区12相通的出口9和管路把高压气体送入外部燃烧室，在燃烧室内与油料混合燃烧，燃烧后产生的高温高压气体通过管路和与膨胀区10相通的进口8进入膨胀区10，高温高压气体在膨胀区10内膨胀推动双轴转子转动，转到压缩区11后开始收缩，通过与压缩区11相通的出口9将废气排出。将镗缸轴5上的进口8通过导管连接油箱，镗缸轴5上的出口9通过导管连接燃烧室内的喷油嘴，这样就利用叠环筒14增加的工作区构成了一个内燃机的供油系统。

实施例4

如图2和图6所示，该双轴转子流体控制装置有一个镗缸1，在镗缸1的中心设有镗缸轴5，在镗缸1的前、后端分别设有端板6，在镗缸1内设有扫镗片2，所述的扫镗片2以镗缸轴5为旋轴呈星形分布在镗缸1中，扫镗片的数量为1～30个，根据实际需要还可增加，本实施例以6个为例。所述的扫镗片2外缘与镗缸1内缘的曲率半径相等，扫镗片2内缘与镗缸轴5外缘的的曲率半径相等，以确保密封性。在镗缸1内设有一个旋筒3，所述的旋筒3一端由镗缸1的前面端板6引出，旋筒3的另一端插接在镗缸1的后面端板6上。在旋筒3上均布有与扫镗片2数量相当的纵向缝301，所述的旋筒3的旋转轴心与镗缸轴5偏心，两个轴心的连线为中线7，所述的扫镗片2分别从旋筒3上对应的纵向缝301中引出。在每个扫镗片2与纵向缝301之间设有一对活夹4，所述的旋筒3、活夹4和扫镗片2构成了一个双轴转子，一个双轴转子将镗缸1分为四个工作区、数个工作容腔，四个工作区对称分布在中线7两侧且分别为膨胀区10、13和压缩区11、12。在镗缸1上设有进口8和出口9，进口8和出口9也可设在端板6上，所述的进口8和出口9位于镗缸1上且分别分布在中线7两侧。

使用时，将进口8和出口9分别作为进水接口和出水接口，双轴转子顺时针转动时就能把中线7左边的流体推向右边，即可实现水泵或水力驱动装置的功能。这种液体泵内液体流动路径平滑，没有不必要的加速、减速和涡流，效率高，转动相同的角度流过的液体量是相同的，可替代现有的液泵和液体轮机，又可作计量泵用。

Claims

1.一种双轴转子流体控制装置，其特征是：它有一个镗缸，在镗缸的中心设有镗缸轴，在镗缸的两端分别设有端板，在镗缸内设有扫镗片，所述的扫镗片以镗缸轴为旋轴呈星形分布在镗缸中；在镗缸内设有一个旋筒，所述的旋筒的两端分别插接在镗缸的端板上，在旋筒上均布有与扫镗片数量相当的纵向缝，所述的旋筒的旋转轴心与镗缸轴偏心，两个轴心的连线为中线，所述的扫镗片分别从旋筒上对应的纵向缝中引出，在每个扫镗片与纵向缝之间设有一对活夹，所述的旋筒、活夹和扫镗片构成双轴转子，一个双轴转子将镗缸分为四个工作区、数个工作容腔，四个工作区对称分布在中线两侧且分别为膨胀区和压缩区，在镗缸或镗缸轴或端板上设有进口和出口。

2、根据权利要求1所述的双轴转子流体控制装置，其特征是：所述的旋筒的外缘与镗缸内缘相切，旋筒的内缘与镗缸轴外缘相切。

3、根据权利要求1所述的双轴转子流体控制装置，其特征是：所述的扫镗片的数量为1～30个。

4、根据权利要求1所述的双轴转子流体控制装置，其特征是：所述的扫镗片外缘与镗缸内缘的曲率半径相等，所述的扫镗片内缘与镗缸轴外缘的的曲率半径相等。

5、根据权利要求1所述的双轴转子流体控制装置，其特征是：在旋筒内还设有与镗缸同轴心的叠环筒，所述的叠环筒为与扫镗片数目相同的套环叠成，每个套环与一个扫镗片固定连接。

6、根据权利要求1所述的双轴转子流体控制装置，其特征是：所述的进口对应的工作容腔容积大于出口对应的工作容腔容积，其容积比等于该双轴转子流体控制装置的压缩比。

7、根据权利要求1所述的双轴转子流体控制装置，其特征是：所述的进口对应的工作容腔容积小于出口对应的工作容腔容积，其容积比等于该双轴转子流体控制装置的膨胀比。

8、根据权利要求1所述的双轴转子流体控制装置，其特征是：所述的进口和出口分别为两个，且分别与旋筒内、外工作区相通。

9、根据权利要求1所述的双轴转子流体控制装置，其特征是：所述的进口和出口位于镗缸上且分别分布在中线两侧。