CN1052536A - 双叶片三作用式流体机械 - Google Patents

Abstract

本发明属于液体的变容机械类技术。为克服已 有叶片泵结构复杂，密封欠佳容积效率低的问题，本 方案提出壳体的新的余弦曲线加圆弧的内廓曲面，双 叶片上采用了附加的密封措施，壳体内使用了端面静 压自动补偿间隙板，使得该方案具有工作效率高，结 构简单，油流脉动小，泵或马达工况容易转换的优 点。

Description

本实用新型属于FO4C中的液体变容机械的叶片泵类，涉及一种新型机体的结构。

叶片式的流体机械是机械工程领域中常见的能量型式转换的执行部件之一，它可以将液体的压力能和机械运动相互转换。常见的有单叶片的或多叶片的、有单作用的或多作用的。在已有的技术中整体式的叶片为固定长度，由于磨损或制造中的误差，不能保证叶片与壳体之间可靠的接触和密封，导致容积效率低，叶片寿命短，直接影响整体的性能;已有的三作用式单叶片流体机械的进出油口多安置在中心轴上，它不易实现两个或多个叶片的结构;另外一般的转子和定子之间多为线接触密封不可靠，同样导致容效率下降而影响性能。经中国专利局检索发现有相近的在先专利技术：（1）US3642390是一种单叶片的轴不转壳体转的泵，它的油是从轴的两端进出，其特点是结构简单，但轴和壳体之间为线接触，其壳体的曲线为正弦型（如图1）;（2）US4507068是一个多叶片的泵，各叶片在自己的槽中可以滑动，其壳体的内轮廓为长短幅外旋轮线，其曲线之间有三段可与转轴接触的圆弧，问题在于叶片在进入每一个曲线形成的液腔过程中要主动伸展与壳体内壁接触，而且要有一定的压力，否则叶片与壳体之间的密封难以保证，造成寿命低、容积效率下降（结构如图2）。（3）US4432711是单叶片壳体曲线为摆线加圆弧，进出油口一个在轴芯上，一个在经向由端面接出，它结构复杂，不易实现双叶片或多叶片的结构（如图3）。总之，它们的特点是（1）和（3）为单叶片，其效率低，且脉动大，结构复杂;（2）虽为多叶片，但结构复杂，处理不好则容积效率下降影响整机性能。

本发明的目的在于要克服前述的叶片式流体机械的缺点，提供一种双叶片并具有特殊型线的壳体内廓曲线，它结构简化并能获得平稳的工作，提高容积效率并改善整机性能。

按如上构思，本发明提供的双叶片三作用式流体机械也和常见型式一样包括有转轴、壳体和叶片，其具体的特征是：其壳体（1）的内轮廓线是由6段圆弧和6段余弦曲线所组成，使通过型线中心的任意角度上的内径都是等长的，其壳体的曲线共分成12段：

0≤θ≤π/18  ρ＝R

π/18＜θ＜π/3 ρ＝R+A[1cos3.6（θ- (π)/18 ）]

π/3≤θ≤7π/18  ρ＝R+2A

7π/18＜θ＜2π/3 ρ＝R+A[1-cos3.6（θ- (π)/9 ）]

2π/3≤θ≤13π/18  ρ＝R

13π/18＜θ＜π ρ＝R+A[1-cos3.6（θ- (13π)/18 ）]

π≤θ≤19π/18  ρ＝R+2A

19π/18＜θ＜4π/3 ρ＝R+A[1-cos3.6（θ- (7π)/9 ）]

4π/3≤θ≤25π/18  ρ＝R

25π/18＜θ＜5π/3 ρ＝R+A[1-cos3.6（θ- (25π)/18 ）]

5π/3≤θ≤31π/18  ρ＝R+2A

31π/18＜θ＜2π ρ＝R+A[1-cos3.6（θ- 13/9 π）〕

其中R为转子半径，A为余弦曲线振幅，则ρ为曲线上的点与中心之距离。它的转轴（2）是一个带有两个通过轴心垂直相交槽的圆柱体，其一端有输出或输入动力的轴颈，该轴颈与壳体之间用轴承联接，转轴的另一端以圆柱体的半径R和壳体的内三圆弧相配合。其叶片（3）是两片槽形的平面薄片，各叶片都带有补偿间隙的弹性物质结构，叶片的厚度与转轴的槽相配合，叶片的长度略大于2（R+A），叶片的宽度略大于转轴的圆柱部分的宽度。在壳体内后端盖（5）与叶片之间设有静压的轴向间隙补偿板（4），进出油路在后端盖（5）内汇集并接出。

本方案中的叶片可以是两端金属板中间设有压簧或弹性的耐油橡胶（6）构成（如图4A）;亦可采用整体式金属板和端头上的弹簧（7）加密封片（8）的结构（如图4B、图4C），这样可以保证密封的效果不受制造误差或运行中零件磨损的影响。

本方案中壳体内壁曲线是这样形成的。如图5A所示，在水平的座标θ轴上将2π分成三等分，每份为2π/3，以第一份为例，首先将其平分成两部分，第一部分内开始的π/18弧度内ρ＝0，第二部分开始的π/18弧度（即 (π)/3 ～ (7π)/18 ）弧度内ρ＝2A，即OC段和DE段。然后再用余弦曲线将CD和EF连接起来，依此类推就形成了一条在2π弧度内经历了3个周期的曲线。现在把θ轴的OB段弯曲成一个圆，如图5所示，上述形成的曲线也随着θ轴的弯曲而弯曲，即形成了本方案设计的壳体内轮廓曲线。在本方案的装配图图6中BC、FG、JK三段圆弧是与转轴的圆柱相接触的区域，接触面较宽将三个外凸曲线部分形成的腔体隔开，它有支撑作用，可省去转轴后部的轴承，且有较好的密封效果。每一个腔体的两端都设有径向进出油路，它们通向后端盖内汇集接出。当转轴按一定方向旋转时，叶片进入腔体后将其分成前后两部分，由于叶片中弹性物质的作用，使叶片两端以适当的压力与壳体的内壁相接触，保证隔离和密封，如图示叶片1进入上方的腔体后分隔成a、b两部分，随着转轴逆时针旋转a腔加大、b腔缩小，因此完成了吸排的工作。以上是泵的工作状态;当通入压力油后就成为马达。无论是泵还是马达，它们的速度可调，方向可逆。本方案的设计为三作用型式，叶片的两端交替工作，因此转轴转一圈吸排的工作可完成12次，脉动的幅度为转子的30°角，其油流脉动比单叶片或单作用式的泵明显降低，所以它的工作性能稳定。

采用本方案能体现的优越性：（1）工作效率高，同时工作的叶片率为75%;叶片采用保证密封的措施，容积效率高，因此可靠性高，比功率大;（2）结构简单，容易制造且成本低;（3）进出油口开在各腔体的两端，不存在困油的现象;（4）多叶片工作油流平稳脉动小;（5）泵或马达工况容易互换。

附图说明：

图1为US3642390单叶片式轴流式泵的简图。

图2为US4507068多叶片泵的简图。

图3为US4432711单叶片摆线泵的简图。

图4A、图4B、图4C为本方案叶片的结构示意图。

图5A、图5B为壳体曲线的形成图，及壳体的曲线示意图。

图6A、图6B为本方案双叶片三作用式流体机械结构图。

图中：（1）-壳体;（2）-转轴;（3）-叶片;（4）-静压轴向间隙补偿板;（5）-后端盖;（6）-耐油橡胶;（7）-弹簧;（8）-密封片。

图6A、图6B为本方案的具体实施例;其外形尺寸为170×160×160mm，叶片宽50mm、厚6mm，中心加耐油橡胶，作为泵时转速为3000转/分，其流量为6975ml/s。总重量约为10Kg。

Claims (3)

1、一种双叶片的三作用式流体机械，它是由转轴、壳体和叶片组成的，其特征它的壳体(1)的在任意角度上通过轴心的内径都是等长的内轮廓曲线是由6段圆弧和6段余弦曲线组成的，其壳体的曲线在圆周上共分12段：

0≤θ≤π/18        p=R

π/18＜θ＜π/3 p=R+A[1-cos3.6(θ- (π)/18 π]

π/3≤θ≤7π/18    p=R+2A

7π/18＜θ＜2π/3 p=R+A[1-cos3.6(θ- (π)/9 )]

2π/3≤θ≤13π/18  p=R

13π/18＜θ＜π p=R+A[1-cos3.6(θ- (13π)/18 )]

π≤θ≤19π/18     p=R+2A

19π/18＜θ＜4π/3 p=R+A[1-cos3.6(θ- (7π)/18 )]

4π/3≤θ≤25π/18  p=R

25π/18＜θ＜5π/3 p=R+A[1-cos3.6(θ- (25π)/18 )]

5π/3≤θ≤31π/18  p=R+2A

31π/18＜θ＜2π p=R+A[1-cos3.6(θ- (13π)/9 )]；

其转轴(2)是一个带有通过轴心垂直相交槽的圆柱体，一端有伸出的轴端与壳体用轴承联接，另一端为半径R和壳体的内三圆弧相配合；其叶片(3)是两片槽形的带有补偿间隙措施的平面薄片；在壳体的内部设有静压轴向间隙补偿板(4)，进出油路在后端盖(6)内汇集接出。

2、按照权利要求1所述的流体机械，其特征是它的叶片是由两端的金属板和中间的压簧或弹性的耐油橡胶所组成的。

3、按照权利要求1所述的流体机械，其特征是它的叶片是由整体式的金属板和端头上的弹簧加密封片所构成的。

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