CN209483429U - 流体螺旋动力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种流体螺旋动力装置，属于流体驱动领域，包括：流体泵；储能罐，罐进口与流体泵泵出口连通；动力缸，两端分别设有筒进口和筒出口，筒进口与储能罐的罐出口；螺旋叶轮，同轴设于动力缸内，转轴穿出动力缸外形成用于与被驱动设备连接的第一输出轴，包括沿动力缸轴线依次连接的多个单圈螺旋叶片；以及增矩叶片，连接于单圈螺旋叶片之间，用于被流体推动。与现有技术相比，一方面通过流体在动力缸内沿轴向流动，流体多次冲击单圈螺旋叶片，推动螺旋叶轮转动；另一方面通过流体推动相邻单圈螺旋叶片之间的增矩叶片，使流体的动能更加充分转化成螺旋叶轮的扭矩，从而使第一输出轴输出极高的扭矩，简化结构的同时降低成本。

Description

流体螺旋动力装置

技术领域

本实用新型属于流体驱动技术领域，更具体地说，是涉及一种流体螺旋动力装置。

背景技术

现在一般的钻井、绞车、卷扬机等大多采用电动机通过减速器驱动，需要减速器的输出扭矩极高，传统的减速器采用齿轮结构，想要达到较高的扭矩，需要多级齿轮减速才能实现，导致整个系统结构复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种流体螺旋动力装置，以解决现有技术中存在的高扭矩动力系统中，传统齿轮结构复杂，成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种流体螺旋动力装置，包括：

流体泵；

储能罐，罐进口与所述流体泵的泵出口连通；

动力缸，两端分别设有筒进口和筒出口，所述筒进口与所述储能罐的罐出口；

螺旋叶轮，同轴设于所述动力缸内，转轴穿出所述动力缸外形成用于与被驱动设备连接的第一输出轴，包括沿所述动力缸轴线依次连接的多个单圈螺旋叶片；以及

增矩叶片，连接于相邻所述单圈螺旋叶片之间，用于被相邻所述单圈螺旋叶片之间的流体推动。

进一步地，所述增矩叶片的长轴与所述螺旋叶片的轴线平行，相邻所述单圈螺旋叶片之间设有多个所述增矩叶片。

进一步地，所述增矩叶片与自身长轴垂直的断面呈弧形，且凸起方向与相邻所述单圈螺旋叶片之间的流体流向相同。

进一步地，还包括低压筒，所述低压筒设有连通自身内腔和外部的旁通阀，所述低压筒的低压进口与所述筒出口连通，所述低压筒的低压出口与所述流体泵的泵入口连通。

进一步地，所述单圈螺旋叶片的径向外缘与所述动力缸内壁贴合密封。

进一步地，在所述单圈螺旋叶片的径向上，所述增矩叶片的外缘与所述动力缸内壁贴合密封。

进一步地，还包括变速器，所述第一输出轴与所述变速器的输入轴连接，所述变速器的输出轴形成用于与被驱动设备连接的第二输出轴。

进一步地，还包括离合器和差速器，所述第二输出轴通过所述离合器与所述差速器的输入轴连接，所述差速器的输出轴形成用于与被驱动设备连接的第三输出轴。

进一步地，所述动力缸一端的外周设有第一法兰盘，另一端设有轴向支架，所述轴向支架设有与所述动力缸同轴设置且用于与所述第一法兰盘连接的第二法兰盘；所述螺旋叶轮转轴的两端分别穿出所述动力缸外，所述螺旋叶轮转轴的一端用于与另一所述流体螺旋动力装置的所述螺旋叶轮转轴的另一端连接。

进一步地，所述轴向支架包括两个以上的轴向支撑板，相邻所述轴向支撑板之间形成与所述螺旋叶轮转轴端部对应的操作孔。

本实用新型提供的流体螺旋动力装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型流体螺旋动力装置一方面通过流体在动力缸内沿轴向流动，流体多次冲击螺旋叶轮的单圈螺旋叶片，推动螺旋叶轮转动；另一方面通过流体推动相邻单圈螺旋叶片之间的增矩叶片，使流体的动能更加充分的转化成螺旋叶轮的扭矩，从而使第一输出轴输出极高的扭矩，避免使用多级齿轮，简化结构的同时降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的流体螺旋动力装置的剖视图；

图2为本实用新型另一实施例提供的流体螺旋动力装置的剖视图。

其中，图中各附图标记：

1-流体泵；2-储能罐；3-动力缸；31-第一法兰盘；32-轴向支撑板；33- 第二法兰盘；34-操作孔；35-横梁；4-螺旋叶轮；41-单圈螺旋叶片；5-增矩叶片；6-低压筒；61-旁通阀；7-变速器；8-离合器；9-差速器。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1和图2，现对本实用新型实施例提供的流体螺旋动力装置进行说明。流体螺旋动力装置，包括：

流体泵1；

储能罐2，罐进口与流体泵1的泵出口连通；

动力缸3，两端分别设有筒进口和筒出口，筒进口与储能罐2的罐出口；

螺旋叶轮4，同轴设于动力缸3内，转轴穿出动力缸3外形成用于与被驱动设备连接的第一输出轴，包括沿动力缸3轴线依次连接的多个单圈螺旋叶片41；以及

增矩叶片5，连接于相邻单圈螺旋叶片41之间，用于被相邻单圈螺旋叶片 41之间的流体推动。

与现有技术相比，本实用新型流体螺旋动力装置一方面通过流体在动力缸 3内沿轴向流动，流体多次冲击螺旋叶轮4的单圈螺旋叶片41，推动螺旋叶轮 4转动；另一方面通过流体推动相邻单圈螺旋叶片41之间的增矩叶片5，使流体的动能更加充分的转化成螺旋叶轮4的扭矩，从而使第一输出轴输出极高的扭矩，避免使用多级齿轮，简化结构的同时降低成本。

具体地，流体可以是水、液压油，也可以是空气，相应的，流体泵1可以是采用电动机或者内燃机驱动的液压泵、空压机或者高压水泵。储能罐2可以是隔膜式的储能罐2或者气压式的储能罐2，储能罐2一方面能够缓冲流体泵1 的流体压力波动，另一方面也可以在启动之前通过流体泵1向储能罐2存储一定的高压流体，然后在启动时储能罐2和流体泵1同时工作，能够为螺旋叶轮 4提供充足的高压流体，便于启动。螺旋叶轮4的转轴两端通过轴承安装在动力缸3的两端盖板上，螺旋叶轮4的叶片呈环绕转轴的螺旋形，螺旋叶轮4叶片每360度的一圈形成单圈螺旋叶片41。螺旋叶轮4转轴穿越动力缸3两端须设置密封轴承，采用抗高压密封圈。如图2所示，动力缸3在螺旋叶轮4的轴向推力方向上的一端设有横梁35，螺旋叶轮4转轴在轴向推力方向上穿出动力缸3外的一端还须设置延伸轴，延伸轴通过止推轴承与横梁35连接，螺旋叶轮 4转轴的另一端即与轴向推力相反方向的一端作为第一输出轴。动力缸3还可以串并联。通过采用两个动力缸3同轴串联平衡轴向推力，具体地相邻两个动力缸3内的螺旋叶轮4旋向相反，两个动力缸3内流体的流向相反，实现两个动力缸3内的螺旋叶轮4同向转动。

请一并参阅图1，作为本实用新型提供的流体螺旋动力装置的一种具体实施方式，增矩叶片5的长轴与螺旋叶片的轴线平行，相邻单圈螺旋叶片41之间设有多个增矩叶片5。

请一并参阅图1，作为本实用新型提供的流体螺旋动力装置的一种具体实施方式，增矩叶片5与自身长轴垂直的断面呈弧形，且凸起方向与相邻单圈螺旋叶片41之间的流体流向相同。

具体地，增矩叶片5可以采用圆筒形的钢管，沿过轴线的平面切开，得到截面成半圆弧型的增矩叶片5，增矩叶片5的弧心轴线为与螺旋叶片的轴线平行的长轴，增矩叶片5的两端分别与相邻单圈螺旋叶片41焊接，单圈螺旋叶片 41之间的流体冲击增矩叶片5的凹陷侧面。增矩叶片5可以是位于螺旋叶轮4 的外缘，并与单圈螺旋叶片41的外缘连接。

请一并参阅图1，作为本实用新型提供的流体螺旋动力装置的一种具体实施方式，还包括低压筒6，低压筒6设有连通自身内腔和外部的旁通阀61，低压筒6的低压进口与筒出口连通，低压筒6的低压出口与流体泵1的泵入口连通。

使用时，图1中的箭头方向为流体流向。筒出口流出的流体进入低压筒6，然后被流体泵1吸入进行下一个循环，避免流体的流失，尤其是针对流体为液压油的情况。在初次运行时，将旁通阀61打开，使得低压筒6内腔与大气连通，在流体泵1的推动下，流体流过动力缸3做功后进入低压筒6，等到低压筒6 充满后，将旁通阀61关闭，使得流体在流体螺旋动力装置中形成循环。本装置可用做钻井、绞车、卷扬机的动力装置，此外还可用于车辆、机车、船舶等的动力系统中。

请一并参阅图1，作为本实用新型提供的流体螺旋动力装置的一种具体实施方式，单圈螺旋叶片41的径向外缘与动力缸3内壁贴合密封。

具体地，通过单圈螺旋叶片41外缘动力缸3内壁贴合，避免流体从单圈螺旋叶片41外缘和动力缸3内壁之间流过，导致流体不做功而直接从筒出口流出，尤其在流体为液压油时，液压油能够在单圈螺旋叶片41外缘和动力缸3内壁之间形成一定的润滑。

请一并参阅图1，作为本实用新型提供的流体螺旋动力装置的一种具体实施方式，在单圈螺旋叶片41的径向上，增矩叶片5的外缘与动力缸3内壁贴合密封。

具体地，使得增矩叶片5能够最大的远离螺旋叶轮4的转轴，在被流体推动时，能够为螺旋叶轮4的转轴提供更大的扭矩，尤其在流体为液压油时，液压油能够在增矩叶片5外缘和动力缸3内壁之间形成一定的润滑。

请一并参阅图1，作为本实用新型提供的流体螺旋动力装置的一种具体实施方式，还包括变速器7，第一输出轴与变速器7的输入轴连接，变速器7的输出轴形成用于与被驱动设备连接的第二输出轴。通过变速器7能够进一步的小幅调整第一输出轴的转速和扭矩，方便与被驱动设备匹配。

请一并参阅图1，作为本实用新型提供的流体螺旋动力装置的一种具体实施方式，还包括离合器8和差速器9，第二输出轴通过离合器8与差速器9的输入轴连接，差速器9的输出轴形成用于与被驱动设备连接的第三输出轴。差速器9可以有两个输出轴，在不需要高扭矩时，能够驱动更多的设备。

请一并参阅图1，作为本实用新型提供的流体螺旋动力装置的一种具体实施方式，动力缸3一端的外周设有第一法兰盘31，另一端设有轴向支架，轴向支架设有与动力缸3同轴设置且用于与第一法兰盘31连接的第二法兰盘33；螺旋叶轮4转轴的两端分别穿出动力缸3外，螺旋叶轮4转轴的一端用于与其他流体螺旋动力装置的螺旋叶轮4转轴的另一端连接。

具体地，第一法兰盘31和第二法兰盘33呈圆环形，第一个流体螺旋动力装置的第一法兰盘31与第二个流体螺旋动力装置的第二法兰盘33通过螺栓连接，使得两个流体螺旋动力装置同轴的固定在一起，通过两个流体螺旋动力装置螺旋叶轮4转轴相对的端部通过联轴器连接，通过两个流体螺旋动力装置串联实现更大的扭矩输出。

请一并参阅图1，作为本实用新型提供的流体螺旋动力装置的一种具体实施方式，轴向支架包括两个以上的轴向支撑板32，相邻轴向支撑板32之间形成与螺旋叶轮4转轴端部对应的操作孔34。

具体地，轴向支撑板32为长条形地钢板，两个以上的轴向支撑板32平行于动力缸3的轴线，并均匀的固定在在动力缸3端部的外周上，使得相邻轴向支撑板32之间形成操作孔34，通过操作孔34能够方便的在螺旋叶轮4转轴端部安装联轴器，与被驱动设备或者其它流体螺旋动力装置连接。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流体螺旋动力装置，其特征在于，包括：

流体泵(1)；

储能罐(2)，罐进口与所述流体泵(1)的泵出口连通；

动力缸(3)，两端分别设有筒进口和筒出口，所述筒进口与所述储能罐(2)的罐出口；

螺旋叶轮(4)，同轴设于所述动力缸(3)内，转轴穿出所述动力缸(3)外形成用于与被驱动设备连接的第一输出轴，包括沿所述动力缸(3)轴线依次连接的多个单圈螺旋叶片(41)；以及

增矩叶片(5)，连接于相邻所述单圈螺旋叶片(41)之间，用于被相邻所述单圈螺旋叶片(41)之间的流体推动。

2.如权利要求1所述的流体螺旋动力装置，其特征在于：所述增矩叶片(5)的长轴与所述螺旋叶片的轴线平行，相邻所述单圈螺旋叶片(41)之间设有多个所述增矩叶片(5)。

3.如权利要求2所述的流体螺旋动力装置，其特征在于：所述增矩叶片(5)与自身长轴垂直的断面呈弧形，且凸起方向与相邻所述单圈螺旋叶片(41)之间的流体流向相同。

4.如权利要求1所述的流体螺旋动力装置，其特征在于：还包括低压筒(6)，所述低压筒(6)设有连通自身内腔和外部的旁通阀(61)，所述低压筒(6)的低压进口与所述筒出口连通，所述低压筒(6)的低压出口与所述流体泵(1)的泵入口连通。

5.如权利要求1所述的流体螺旋动力装置，其特征在于：所述单圈螺旋叶片(41)的径向外缘与所述动力缸(3)内壁贴合密封。

6.如权利要求1所述的流体螺旋动力装置，其特征在于：在所述单圈螺旋叶片(41)的径向上，所述增矩叶片(5)的外缘与所述动力缸(3)内壁贴合密封。

7.如权利要求1至6任一项所述的流体螺旋动力装置，其特征在于：还包括变速器(7)，所述第一输出轴与所述变速器(7)的输入轴连接，所述变速器(7)的输出轴形成用于与被驱动设备连接的第二输出轴。

8.如权利要求7所述的流体螺旋动力装置，其特征在于：还包括离合器(8)和差速器(9)，所述第二输出轴通过所述离合器(8)与所述差速器(9)的输入轴连接，所述差速器(9)的输出轴形成用于与被驱动设备连接的第三输出轴。

9.如权利要求1至6任一项所述的流体螺旋动力装置，其特征在于：所述动力缸(3)一端的外周设有第一法兰盘(31)，另一端设有轴向支架，所述轴向支架设有与所述动力缸(3)同轴设置且用于与所述第一法兰盘(31)连接的第二法兰盘(33)；所述螺旋叶轮(4)转轴的两端分别穿出所述动力缸(3)外，所述螺旋叶轮(4)转轴的一端用于与另一所述流体螺旋动力装置的所述螺旋叶轮(4)转轴的另一端连接。

10.如权利要求9所述的流体螺旋动力装置，其特征在于：所述轴向支架包括两个以上的轴向支撑板(32)，相邻所述轴向支撑板(32)之间形成与所述螺旋叶轮(4)转轴端部对应的操作孔(34)。