CN218093164U - 一种回转式气动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种回转式气动机，其结构为：在壳体的中心设有中心轮齿；在中心轮轴的两侧分别设有转子轴，其上设置具有螺旋槽的转子，中心轮齿与螺旋槽旋合并不接触；在壳体内设有传动齿轮组，中心轮轴的一端设有圆弧伞齿轮Ⅰ；在每个转子轴的端部设有圆弧伞齿轮Ⅱ与圆弧伞齿轮Ⅰ通过传动齿轮组啮合传动；在壳体内设有高压进气A区、过渡B区和膨胀低压C区三个独立密封的腔体，进气口与高压进气A区相通，且位于中心轮齿与转子的旋入处；过渡B区位于壳体的两侧，并设有过渡区排气口；膨胀低压C区与膨胀低压区排气口相通，且位于中心轮齿与转子的旋出处。该气动机采用回转蜗轮结构，相互间无接触旋转且配合间隙小，摩擦损失及泄露小，效率高。

Description

一种回转式气动机

技术领域

本发明创造涉及一种回转式气动机，属于气动动力技术领域。

背景技术

气动机是通入高压气体，通过压缩气体对内部转动部件进行做功，再通过输出轴输出动力，也就是将压缩气体的内能转换为机械能并产生旋转运动的气动装置。气动机的动力源为压缩空气，没有材料成本，环保无污染。气动机应用广泛，如采矿业、石油行业的钻井工作以及钻凿岩孔等行业。但目前已知的气动机效率较低，输出功率较小。在目前世界能源紧缺的情况下，如何提高气动机效率，尤其是提高大功率气动机的效率，是一个非常值得我们研究的问题。

发明内容

本发明创造要解决的技术问题是提供一种回转式气动机，该回转式气动机采用回转蜗轮结构，相互间无接触旋转且配合间隙小，摩擦损失及泄露小，效率高，结构简单，制造容易，成本低。

为解决以上问题，本发明创造的具体技术方案如下：一种回转式气动机，在壳体的中心设有中心轮轴，中心轮轴上同轴连接中心轮，在中心轮圆周方向具有多个中心轮齿；在中心轮轴的两侧分别设有转子轴，两个转子轴的轴线相互平行且垂直于中心轮轴的轴线，且转子轴的两端通过轴承定位在壳体内，在转子轴上同轴设置转子，转子的外圆周设有多个螺旋槽，中心轮的中心轮齿与螺旋槽旋合并不接触；在壳体内设有传动齿轮组，中心轮轴的一端设有圆弧伞齿轮Ⅰ，另一侧为伸出壳体的输出轴；在每个转子轴的端部设有圆弧伞齿轮Ⅱ，圆弧伞齿轮Ⅰ与圆弧伞齿轮Ⅱ通过传动齿轮组啮合传动；在壳体内设有高压进气A区、过渡B区和膨胀低压C区三个独立密封的腔体，进气口与高压进气A区相通，且位于中心轮齿与转子的旋入处；过渡B区位于壳体的两侧，并设有过渡区排气口；膨胀低压C区与膨胀低压区排气口相通，且位于中心轮齿与转子的旋出处。

所述的传动齿轮组包括过渡轴Ⅰ、过渡轴Ⅱ和过渡轴Ⅲ，在过渡轴Ⅰ、过渡轴Ⅱ和过渡轴Ⅲ中部与壳体内壁连接，且两端分别设有圆弧伞齿轮；在两个转子轴的端部分别设有圆弧伞齿轮，两个转子轴的圆弧伞齿轮的高度不在一个水平面上；过渡轴Ⅰ一端的圆弧伞齿轮与中心轮轴端部的圆弧伞齿轮啮合，过渡轴Ⅰ另一端分别与过渡轴Ⅱ和过渡轴Ⅲ一端的圆弧伞齿轮分别啮合；过渡轴Ⅱ另一端圆弧伞齿轮与其中一个转子轴端部圆弧伞齿轮啮合，过渡轴Ⅲ另一端圆弧伞齿轮与另一个转子轴端部圆弧伞齿轮啮合。

所述的转子为两边圆锥台形，中间为内凹回转弧面，内凹回转弧面上具有若干个螺旋槽。

中心轮齿与转子螺旋槽相旋合并按一定速比进行旋转，中心轮轴每旋转一周通过传动齿轮组带动转子上的螺旋槽先后经过高压进气A区、过渡B区和膨胀低压C区；中心轮齿与螺旋槽旋合时，中心轮齿正面始终受高压进气压力P_A，其背面始终处于低压膨胀区压力为P_C。所以在中心轮齿的正反面会形成一定的压差△P=P_A-P_C，在压差△P的作用下气体推动中心轮进行旋转，中心轮轴的一端设有圆弧伞齿轮，再通过啮合的其他圆弧伞齿轮传动带动转子进行同步运转；中心轮轴的另一端设有输出轴，再通过联轴器带动负载进行工作；气体从高压进气A区进入，然后经过过渡B区时，绝大部分气体在过渡B区流出，剩余部分气体从膨胀低压C区流出。

本申请的回转式气动机，工作时在高压进气区通入高压压缩空气，压缩空气会在中心轮齿的两侧形成一定的压力差，在压力差的作用下压缩空气推动中心轮进行旋转工作。中心轮一端设有输出轴，再通过联轴器带动负载进行工作。中心轮的另一端设有齿轮，通过齿轮传动使转子与中心轮进行同步运转，运转时，中心轮与转子不接触、没有摩擦，故减小摩擦损耗，提高传动效率。

本申请的回转式气动机采用上述结构具有以下特点：

1、体积小、效率高，通过高精密齿轮传动分别让中心轮与转子独立运转，它们之间不接触、没有摩擦，运行平稳，振动小，寿命长；

3、结构简单，便于加工，制造成本低；

4、运行无环境污染并具有超高的效率，符合目前我国碳达峰碳中和的发展战略。

附图说明

图1为回转式气动机的纵向剖视图。

图2为中心轮、转子与传动齿轮组的位置关系图。

图3为壳体主视图内，过渡B区和膨胀低压C区分布图。

图4为壳体后视图内，高压进气A区和过渡B区分布图。

图5为壳体侧视图内，过渡B区的分布图。

图6为转子外形图。

具体实施方式

如图1至图5所示，一种回转式气动机，在壳体1的中心设有中心轮轴5，中心轮轴5上同轴连接中心轮4，在中心轮4圆周方向具有多个中心轮齿；在中心轮轴5的两侧分别设有转子轴3，两个转子轴3的轴线相互平行且垂直于中心轮轴5的轴线，且转子轴3的两端通过轴承7定位在壳体1内，在转子轴3上同轴设置转子2，转子2的外圆周设有多个螺旋槽，中心轮4的中心轮齿与螺旋槽旋合并不接触；在壳体1内设有传动齿轮组，中心轮轴5的一端设有圆弧伞齿轮Ⅰ，另一侧为伸出壳体1的输出轴；在每个转子轴3的端部设有圆弧伞齿轮Ⅱ，圆弧伞齿轮Ⅰ与圆弧伞齿轮Ⅱ通过传动齿轮组啮合传动；在壳体1内设有高压进气A区、过渡B区和膨胀低压C区三个独立密封的腔体，进气口31与高压进气A区相通，且位于中心轮齿与转子2的旋入处；过渡B区位于壳体1的两侧，并设有过渡区排气口32；膨胀低压C区与膨胀低压区排气口33相通，且位于中心轮齿与转子2的旋出处。

所述的传动齿轮组包括过渡轴Ⅰ10、过渡轴Ⅱ13和过渡轴Ⅲ17，在过渡轴Ⅰ10、过渡轴Ⅱ13和过渡轴Ⅲ17中部与壳体1内壁连接，且两端分别设有圆弧伞齿轮；在两个转子轴3的端部分别设有圆弧伞齿轮，两个转子轴3的圆弧伞齿轮的高度不在一个水平面上；过渡轴Ⅰ10一端的圆弧伞齿轮与中心轮轴5端部的圆弧伞齿轮啮合，过渡轴Ⅰ10另一端分别与过渡轴Ⅱ13和过渡轴Ⅲ17一端的圆弧伞齿轮分别啮合；过渡轴Ⅱ13另一端圆弧伞齿轮与其中一个转子轴3端部圆弧伞齿轮啮合，过渡轴Ⅲ17另一端圆弧伞齿轮与另一个转子轴3端部圆弧伞齿轮啮合。

如图6所示，转子2为两边圆锥台形，中间为内凹回转弧面，内凹回转弧面上具有若干个螺旋槽。

采用回转式气动机输出动力的方法，中心轮齿与转子螺旋槽相旋合并按一定速比进行旋转，中心轮轴5每旋转一周通过传动齿轮组带动转子2上的螺旋槽先后经过高压进气A区、过渡B区和膨胀低压C区；中心轮齿与螺旋槽旋合时，中心轮齿正面始终受高压进气压力P_A，其背面始终处于低压膨胀区压力为P_C。所以在中心轮齿的正反面会形成一定的压差△P=P_A-P_C，在压差△P的作用下气体推动中心轮进行旋转，中心轮轴的一端设有圆弧伞齿轮，再通过与其他圆弧伞齿轮传动带动转子进行同步运转；中心轮轴的另一端设有输出轴，再通过联轴器带动负载进行工作；气体从高压进气A区进入，然后经过过渡B区时，绝大部分气体在过渡B区流出，剩余部分气体从膨胀低压C区流出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。在本发明中，中心轮与转子通过齿轮同步运转，中心轮齿与转子槽之间各自独立运转，不接触，没有摩擦，并在旋转的过程中与壳体的不同位置形成形态变化的密封腔体。其传动结构对于本领域技术人员来说，可以进行无限的等效替换结构，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种回转式气动机，其特征在于：在壳体（1）的中心设有中心轮轴（5），中心轮轴（5）上同轴连接中心轮（4），在中心轮（4）圆周方向具有多个中心轮齿；在中心轮轴（5）的两侧分别设有转子轴（3），两个转子轴（3）的轴线相互平行且垂直于中心轮轴（5）的轴线，且转子轴（3）的两端通过轴承（7）定位在壳体（1）内，在转子轴（3）上同轴设置转子（2），转子（2）的外圆周设有多个螺旋槽，中心轮（4）的中心轮齿与螺旋槽旋合并不接触；在壳体（1）内设有传动齿轮组，中心轮轴（5）的一端设有圆弧伞齿轮Ⅰ，另一侧为伸出壳体（1）的输出轴；在每个转子轴（3）的端部设有圆弧伞齿轮Ⅱ，圆弧伞齿轮Ⅰ与圆弧伞齿轮Ⅱ通过传动齿轮组啮合传动；在壳体（1）内设有高压进气A区、过渡B区和膨胀低压C区三个独立密封的腔体，进气口（31）与高压进气A区相通，且位于中心轮齿与转子（2）的旋入处；过渡B区位于壳体（1）的两侧，并设有过渡区排气口（32）；膨胀低压C区与膨胀低压区排气口（33）相通，且位于中心轮齿与转子（2）的旋出处。

2.如权利要求1所述的回转式气动机，其特征在于：所述的传动齿轮组包括过渡轴Ⅰ（10）、过渡轴Ⅱ（13）和过渡轴Ⅲ（17），在过渡轴Ⅰ（10）、过渡轴Ⅱ（13）和过渡轴Ⅲ（17）中部与壳体（1）内壁连接，且两端分别设有圆弧伞齿轮；在两个转子轴（3）的端部分别设有圆弧伞齿轮，两个转子轴（3）的圆弧伞齿轮的高度不在一个水平面上；过渡轴Ⅰ（10）一端的圆弧伞齿轮与中心轮轴（5）端部的圆弧伞齿轮啮合，过渡轴Ⅰ（10）另一端分别与过渡轴Ⅱ（13）和过渡轴Ⅲ（17）一端的圆弧伞齿轮分别啮合；过渡轴Ⅱ（13）另一端圆弧伞齿轮与其中一个转子轴（3）端部圆弧伞齿轮啮合，过渡轴Ⅲ（17）另一端圆弧伞齿轮与另一个转子轴（3）端部圆弧伞齿轮啮合。

3.如权利要求1所述的回转式气动机，其特征在于：所述的转子（2）为两边圆锥台形，中间为内凹回转弧面，内凹回转弧面上具有若干个螺旋槽。

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