CN85107092A

CN85107092A - 流体机器

Info

Publication number: CN85107092A
Application number: CN 85107092
Authority: CN
Inventors: 金丸尚信; 东海林昭; 笹谷和志; 小沼富泰
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-09-23
Filing date: 1985-09-23
Publication date: 1987-04-08

Abstract

一台流体机器有一根能被带动的转轴，还有相对上述转轴固定的一个油缸，并且油缸上有许多通孔，在这些通孔中容纳许多活塞。处于油缸体和端板之间，有一个浮动阀。在油缸体、端板和浮动阀之间形成一个高压腔，上述浮动阀是随排出的压力而运转。一个密封圈处在浮动阀和端板之间，以达到围绕高压腔的程度，因此，在浮动阀和端板之间形成一个高压区。通过存在于高压区的排出压力，把浮动阀压在油缸体的端表面。

Description

本发明涉及一种流体机器，特别是有一种阀机构的流体机器，流体机器用作升压和传输一种流体（如：空气、液态油等）的压缩机或泵更为有效。

为了利用排出工作流体的能量获得力矩，升压和传递工作流体（如油和液体油等）的液体泵，被称为流体机器。

这类流体机器一般分为两类：一类旋转斜盘型机器和另一类旋转斜轴型机器，正如附在日本专利申请公开号91383/1983的图1中所示，旋转斜盘型机器是用固定在驱动轴上的一个斜盘的摆动，驱动驱轴上的摆动盘，使得驱轴的旋转运动转变成往复运动，而旋转斜轴型机器是把斜轴的偏心运动传输到一个摆动盘上，其中斜轴是与驱轴的输出轴出轴形成一整体，而摆动盘通过一个转动阻止装置装在斜轴的外圆周上，因此，把一种旋转运动转变成往复运动。

但是，由于轴承装置的需要，该旋转斜盘机器要求一个复杂的结构，譬如：为了把斜盘的旋转运动转变成摆动盘的往复运动，在斜盘和摆动盘之间装有滚针轴承。另外，在中心球轴承中产生很大的摩擦阻力，该球轴承支持摆动盘和所有部分的推力轴承，其结果产生一种低的机械效率。

因为摆动盘的圆周部分带动许多活塞杆，这些活塞杆又连接到在各自的油缸内滑动的活塞，所以，摆动盘是不允许绕它的轴线转动的。防止摆动盘的转动，是通过一个所谓的滑动齿轮型机构来实现的，该机构应用在一个稳定的锥齿轮和摆动盘上的一个直齿轮之间的啮合。这种机构本身就是不耐用的。

现在，参照旋转斜轴型机器，该摆动盘通过一个推力轴承，装在斜轴的外圆周上，该斜轴是与驱动轴成一整体的，使得在旋转斜盘型机器的情况下，产生出一种轴向推力。因此，为了阻止摆动盘旋转，这种形式的机器，也会出现担心机构耐久性的问题，以及完成各种作用的推力轴承的要求，其结果使该结构变得太复杂。

而且，在这种形式的流体机器中，既长又重的斜轴会引起旋转质量的不平衡，产生很大的振摆和噪音。在旋转斜盘型机器中，也出现旋转质量的不平衡。尽管采用一个平衡重消除质量的不平衡，因为它并不能使几何形状的对称，所以，振摆不能完全消除。

振摆对驱动轴起着一种偏心力的作用，从而达到增加动力的摩擦损失的程度。该机器的振摆，缩短了机器的寿命和由于它给使用者带来不愉快的感觉而损失了商品的吸引力。

因此，前面提到的两种典型的流体机器的例子，在驱动轴上承受沉重的轴向推力和偏心力。尽管采取了各种措施，譬如：由于轴向推力的摩擦损失和振摆的偏心力的缺陷都没有消除，综合来看，该机器的效率是相当低的。

另一方面，用在液压泵上的流体机器是众所周知。在该机器中，油缸体是旋转的，正如公开在美国专利号：3，479，963和3，818，803的专利说明书中所述。尤其，在这种类型的流体机器中，油缸体排列成使它的端面与一个片阀件滑动地接触，该片阀件又固定在机器壳体的端板的高压边上。因此，通过这两个零件的加工和装配精度，可控制排出压力。要获得这两个零件之间密封地滑动接触，是很困难的，所以使得排出压力低到不可避免地严重影响泵的效率。

因此，本发明的一个目的是：提供含有一个阀机构的流体机器，该机器结构简单，并且精度高，从而克服了现有技术中上述的缺陷。

为此目的，按本发明提供一台流体机器，在该机器中，油缸体内有通孔，而油缸体固定在转轴上，该通孔适合用浮动阀来密封，也适合通过压力被压入油缸体的端表面，其中，浮动阀处于高压腔和油缸的端表面之间，而压入油缸体端面的压力，存在于高压腔内。

在这种流体机器中，因为油缸体和运动转换机构同步旋转，所以油体和运动转换机构很明显彼此不相对移动，而活塞往复移动达到实现抽吸或压缩作用。另外，由于浮动阀被顶在高压的油缸体的端面，高压是在机器中产生，所以阀机构显示出一个高密封作用。

附图的简要说明：

附图表示本发明的流体机器的一些实施例，其中：

图1是本发明第1实施例中的空气压缩器的主要部分的纵向剖视图。

图2是沿图1的Ⅱ-Ⅱ剖视图;

图3是沿图1的Ⅲ-Ⅲ剖视图;

图4是本发明的第2实施例中的空气压缩器的主要部分的纵向剖视图;

图5是在本发明第2实施例中，液压泵的主要部分的纵向剖视图;

图6是沿图5的Ⅵ-Ⅵ剖视图。

本发明的最佳实施例将参照附图说明如下：

图1是本发明第1实施例中的空气压缩器的纵向剖视图，而图2和图3分别沿图1的Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ剖视图。

参照这些图，借助许多安装螺钉4通过“O”型圈2，装在大致成碗形的壳体1的开端上。可转动地装在端板3中心的一径向轴承6，该轴承6支承一根转轴5。机械密封8装在转轴5和端板3的内周壁3E之间，端板3内有容纳转轴5的孔，并且借助挡圈7防止机械密封8出来。为了减轻空气压缩器的重量，壳体1和端板3是由铝材料制成。壳体1容纳一个工作腔装置9，还容纳了一个运动转换机构10。工作腔装置9，是由一个铝制油缸体12组成，该油缸体12有许多通孔11，该通孔11设置在一个不变的圆周间距上，并且，许多活塞15容纳在通孔11中，这些活塞15分别有各自的杆部13和球部14。油缸体12有一个中心孔，旋转轴5的一端被压入和固定在中心孔内。把转轴5固定到油缸体12中，除使用在实施例中介绍的压配合外，还可以通过任何已有的机械固定方法办到。

件号16表示与转轴5同心排列的止推轴承，并且以上推轴承的一侧面与端平面接触，以达到把轴向推力支承在转轴5和油缸体12上。使油缸体12的中心孔成阶梯状，从而形成一个扩大孔17，该扩大孔17容纳一个十字叉方向接头18的驱动轴18A，该驱动轴18A穿过缓冲弹簧19。驱动轴18A的端部隔着空隙20与转轴5的端部相对。它借助于一个键21固定到油缸体12中。

万向接头18有一根驱动轴22，该驱动轴22经过一个径向轴承24，由一个斜交的固定轴23来支持，该固定轴装在壳体1的底部。与驱动轴22形成整体的叉臂22A，经过一个十字叉25连接到另一个叉臂18B，该叉臂18B又与驱动轴18A成一整体。从容易安装的观点来看，通过在壳体1的内底1A上予先形成一斜面，并且使用固定轴23垂直于斜表面，从而得到固定轴23的倾斜。

为了就运动转换机构10作更详细的解释，该机构有一个转盘26，转盘26以它的中心部，固定在驱动轴22的外周周上，并且在转盘26的圆周部，装有许多容纳球体的凹槽，该凹槽能容纳活塞15的球部14的旋转。运动转换机构还有一个推力轴承27，它处于壳体1的内底表面和转盘26的后表面之间，并且承受活塞15产生的力。

阀机构参照图3作详细地解释。正如从图3中看到的，端板3在它的内表面3F内，形成一个拱形低压腔3B和一个拱形高压腔3D，低压腔3B连通抽气孔3A，而高压腔3D与低压腔3B相对，并且连通排气孔3C。一个密封图28（如：一个橡皮圈）提供达到包围高压腔3D的程度，因此，划定了一个高压区29。由于朝端板3的内表面形成一台阶，所以它能很容易地形成高压区29，并使高压区29的表面比内表面的其它部分往内凹进一点，正如图1所示。即使这样一点高度差也不是必须的。因为通过把密封圈部分嵌进端板的内表面中，就能够形成高压区。当在浮动阀的端表面上形成一层台阶时，会产生上述同等效果，上述浮动阀将在后面会提到。组成油缸头的浮动阀30，是由一个环形铸铁构成，该环形铸铁板装在端板3和油缸体12之间，并且与油缸体12同心。正如图2所示，浮动阀装有一个高压通道30A，还装有一个底压通道30B，这些通道排列成与端板3内的腔3B和3D相对立。在浮动阀30的圆周面和壳体1的内圆周面之间，形成一个小的环形缝。既然只要求使得浮动阀本身处于高压侧，因此一块铸铁板可以按拱形形状切开，该拱形的尺寸稍大于密封圈28的尺寸，而剩下的另一铸铁板固定在壳体1上。

在上述的设置中，例如：由一个内燃机转动转轴5，油缸体12和转轴5同步转动，随之驱动侧、十字叉25和万向接头18的被驱动侧都转动。因而转盘26也转动。

假设油缸体12和转盘26同步转动，譬如：正如图3中所示的反时针方向。在这种状态下，接近低压腔3B的进气端的活塞15，从它的冲程的顶死点朝向低死点稍稍移动。当油缸体12再作反时针转动时，活塞15移向底死点。当油缸体12转动到低压腔的出口口，接近活塞15的位置时，活塞15几乎移到它的底死点，但是还没有到达底死点。当活塞15处在它的冲程的底死点时，容纳这个活塞15的通孔11，既不连通低压管道30B，又不连通高压通道30A。当活塞缸体12再转动时，活塞15开始面对着高压通道30A的进气端，并且开始朝它的顶死点移动。当油缸体12转到活塞15面对着高压通道30A的出气端的位置时，活塞15几乎移到顶死点，但是还没有到达顶死点。不用说，当活塞15处在顶死点处时，容纳这个活塞15的通孔11，既不连通低压通道3B，也不连通高压通道30A。其结果：在高压腔3D内，产生高压。因此，通过在端板3的内表面和浮动阀30之间的密封圈28，确定了高压面积，以使浮动阀30压在油缸体12的端表面，从而紧紧地密封住通孔11。所以，只要在高压腔3D中保持高压，浮动阀30就压在油缸体12上，使得一个高精密阀机构获得对油缸体的通孔11的稳定的密封。既然浮动阀是受压力压紧，就不需要任何专用的压力工具，这样阀机构就能很简单，但是这种阀机构又保证了高度可靠性和生产率。

本发明不排除在高压侧的浮动阀的变态。在这样的变态中，构成油缸头的材料不同于油缸体的材料，以减轻机器重量的观点来看，它是有很大的优越性。

图4表示实施例的另一变态，它与图1中所示的实施例不同点在于：一个锥齿轮，用在图1中所示的万向接头所在处。尤其，在这个实施例变态中，一根管件40用压配合固定到转轴5的一端。管件40压配合在油缸体12内，并且在它的端部，装有一个锥齿轮40A。管件40容纳一个球座42，该球座由缓冲弹簧41推动，同时也容纳在管件40中。管件43装有与锥齿轮40A相啮合的锥齿轮43A以及一个球座44。球座42和44在它们的中心都装有凹球面，两个凹球面容纳一个普通球45。为了得到一个良好的支承作用，球座由一种铝硅合金制成。因此，在这种变态中，驱动的结合是借助于锥齿轮获得，使得活塞15相应转盘26的旋转而作往复驱动。机器结构的其它部分运行，和前面叙述的实施例完全相同，为此，该实施例变态的详细叙述，在说明书中省略。

图5和图6表示：本发明的流体机器的第2实施例中的一个液压泵。本实施例的主要结构，除浮动阀机构外，在材料上相同于图1中所示的第1实施例的结构材料。因此，下面的叙述将着重滚动阀机构。

在此实施例中，一个台阶槽53，是形成在端板50中的高压通道52周围，而高压通道52，连通排气口51。台阶槽53的代表面比密封圈54的宽度大。

另一方面，接触油缸体12的浮动阀55，具有凸起横截面形状的拱形，从而达到配合在台阶槽53内。把浮动阀55的横截面的宽度，定为比密封圈54的截面宽度大。根据这种设置，一个高压区形成在浮动阀的端部上。当在高压通道中的液体压力成为高压时，浮动阀55压向油缸体12，从而达到在它本身和油缸体12之间的紧密密封。正如图6中所示，一块压板56位于与浮动阀55相对的位置。这压板56用作取得油缸体12的平衡旋转，在它的表面开有一条沟槽57，并且借助螺钉把压板56固定在端板50上。

用这个设置，以很简单的机构但在阀机构中又能获得高度紧密的液体密封，该阀机构又使它可能生产出一种液压泵，这种液压泵具有良好性能和大的输出量。

叙述过的浮动阀的结构仅是作为例证，而它能有各种其它的形式，这是因为通过适当地选择高、低压区比较，它能获得浮动阀自身封闭的特性。

人们也可以看到，通过把润滑材料（譬如：通过涂或粘一层荧光树脂）提供到至少油缸体和滑阀相互接触面中的一个表面上，在机器寿命上就能得到相当明显的改进。

从前面对本发明的叙述可以看出，本发明可能获得包含一个阀机构的流体机器，该阀机构的结构简单，并且具有高度密封的能力。

Claims

1、一台流体机器有一根能被带动的转轴，还有相对上述转轴固定的一个油缸，并且油缸上有许多通孔，在这些通孔中容纳许多活塞，该流体机器的特征在于：处于油缸体和端板之间有一个浮动阀，在油缸体、端板和浮动阀之间形成一个高压腔，上述浮动阀是随排出的压力而运转；一个密封圈处在浮动阀和端板之间，以达到围绕高压腔的程度，因此，在浮动阀和端板之间形成一个高压区；通过存在于高压区的排出压力，把浮动阀压在油缸体的端表面。

2、按权利要求1所述的一台流体机器的特征在于：受上述密封圈围绕，且在端板和浮动阀之间确定的空间，构成上述高压区。

3、按权利要求1所述的一台流体机器的特征在于：浮动阀具有一个凸起截面形状，并且通过密封的中间体，装在一个台阶槽内，该台阶槽形成高压腔的内圆周。

4、按权利要求2所述的一台流体机器的特征在于：浮动阀具有类似盘的形状，它保持与油缸体的端表面接触。

5、按权利要求1和4中的任一项的一台流体机器的特征在于：浮动阀以荧光树脂涂在面对油缸体的阀表面上。

6、按权利要求1和4中的任一项的一台流体机器的特征在于：油缸体以荧光树脂涂在面对浮动阀的油缸体的表面上。

7、一台流体机器有一根能被带动的转轴，还有相对上述转轴固定的一个油缸，并且油缸上有许多通孔，在这些通孔中，容纳许多活塞，该流体机器的特征在于：处于油缸体和端板之间，有一个浮动阀，在油缸体、端板和浮动阀之间形成一个高压腔，上述浮动阀是随排出的压力而运转。