一種旋片機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種利用流體介質(zhì)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械裝置，具體涉及一種葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的膨脹機(jī)或壓縮機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]膨脹機(jī)與壓縮機(jī)是依據(jù)使用條件或功能不同來命名的，壓縮機(jī)的使用條件是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，其功能是將低壓氣體壓縮為高壓氣體；膨脹機(jī)的使用條件是通入高壓氣體，從出口獲得低壓氣體，并推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，其功能是向外輸出動(dòng)力。
[0003]膨脹機(jī)按運(yùn)行工作模式一般分為兩類:一種是以氣體速度能對(duì)外做功的膨脹機(jī)(如:透平膨脹機(jī))，另一種是以氣體在設(shè)備可變?nèi)莘e中膨脹對(duì)外做功的膨脹機(jī)(如:活塞式膨脹機(jī)、螺桿式膨脹機(jī)、滑片式膨脹機(jī)等)。
[0004]其中，滑片機(jī)包括滑片壓縮機(jī)和滑片膨脹機(jī)，現(xiàn)有滑片式膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括帶內(nèi)缸的定子1，定子內(nèi)缸安裝有滑片轉(zhuǎn)子2，滑片轉(zhuǎn)子2的軸心偏離定子內(nèi)缸的軸心，滑片轉(zhuǎn)子2外圓周上開有多個(gè)軸向的轉(zhuǎn)子槽21，轉(zhuǎn)子槽21內(nèi)放置有沿徑向滑動(dòng)的滑片22。由于滑片轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)缸中偏心配置，定子內(nèi)缸與滑片轉(zhuǎn)子外圓表面所構(gòu)成的空間容積不對(duì)稱，其中有一弧段的空間容積狹窄而相對(duì)另一弧段空間容積寬大?；D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，滑片受離心力作用，滑片從轉(zhuǎn)子槽內(nèi)伸出緊貼在定子內(nèi)缸，將不對(duì)稱空間分隔成多個(gè)小室，位于狹窄空間的小室容積較小，而位于寬大空間的小室的容積較大。由于滑片轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，滑片所處的位置在不斷變化，各小室的容積也在不斷改變，小室內(nèi)氣體的壓力隨著容積變化而改變，所以，外加動(dòng)力驅(qū)動(dòng)滑片轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)氣壓增加，此時(shí)完成氣體壓縮功能，或通入高壓氣體驅(qū)動(dòng)滑片轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)氣體壓力降低，此時(shí)完成氣體膨脹功能。
[0005]由于滑片膨脹機(jī)依靠滑片將定子內(nèi)缸分隔為若干小室，而滑片轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)缸中是偏心的，滑片轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，各滑片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)上下滑動(dòng)一次；滑片轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)不停地上下滑動(dòng)。該滑片機(jī)長(zhǎng)期存在的難以克服的問題是:
(a)、滑片與定子內(nèi)缸之間，在轉(zhuǎn)子1500—5000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下，滑片受巨大離心力作用與定子內(nèi)缸之間產(chǎn)生很大的摩擦力，導(dǎo)致滑片機(jī)摩擦損耗很大，摩擦損耗功率占總能量的30% — 50% (摩擦功與材料質(zhì)量、轉(zhuǎn)速成正比)，能量轉(zhuǎn)化效率極低，且部件磨損量也很大，導(dǎo)致零部件的壽命縮短，故障率增大。
[0006](b)、如果通過降低轉(zhuǎn)速或者采用輕質(zhì)材料滑片，可以減少巨大離心力作用下滑片與定子內(nèi)缸的摩擦力阻力，但同時(shí)會(huì)因?yàn)榛瑢?duì)定子內(nèi)缸壁的正壓力不足，造成氣體介質(zhì)的大量泄漏，泄漏量要損失掉總能量的20% — 40%(介質(zhì)泄漏量與轉(zhuǎn)速、材料質(zhì)量成反比)，在各種容積式流體機(jī)械中，滑片壓縮機(jī)/膨脹機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)摩擦損耗大、低轉(zhuǎn)速時(shí)泄漏的能量損失大，且介質(zhì)的工作壓力一般不能超過IMPa，已成為學(xué)術(shù)界和制造業(yè)的公認(rèn)。
[0007](C)、由于摩擦損耗和介質(zhì)泄漏量在轉(zhuǎn)速、材料質(zhì)量方面存在的矛盾對(duì)立關(guān)系，現(xiàn)有滑片式壓縮機(jī)/膨脹機(jī)為解決這一矛盾，同時(shí)考慮設(shè)備的可靠性，一般會(huì)選擇使滑片式壓縮機(jī)/膨脹機(jī)能達(dá)到一個(gè)可接受的折中能效比，并采用油浸式或者輔助循環(huán)油栗的方法運(yùn)行，一方面依靠潤(rùn)滑油來減少摩擦，另一方面依靠潤(rùn)滑油的粘度密封效應(yīng)來降低介質(zhì)的泄漏。但油潤(rùn)滑存在的問題有:由于潤(rùn)滑油的注入，一方面占據(jù)了容積式流體機(jī)械的有效容積，從而減小了壓縮比/膨脹比，進(jìn)而減少了機(jī)械效率；另一方面，滑片壓縮機(jī)/膨脹機(jī)需另外增加潤(rùn)滑油冷卻循環(huán)栗，這不僅增加了附屬設(shè)備的成本，而且增大了附屬設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所需能耗。
[0008]為了減低滑片造成的摩擦力并實(shí)現(xiàn)無油潤(rùn)滑運(yùn)行，英國(guó)MIEE Driver科技公司曾經(jīng)開發(fā)了一種鉸鏈?zhǔn)脚蛎洐C(jī)，其鉸鏈轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)原理如圖2所示，它包括鉸鏈轉(zhuǎn)子體3和鉸鏈葉片31，鉸鏈轉(zhuǎn)子體3外圓周上開有適合鉸鏈葉片31轉(zhuǎn)動(dòng)的凹形槽32，凹形槽32的形狀是:當(dāng)鉸鏈葉片31完全落入凹形槽32時(shí)，鉸鏈葉片31與鉸鏈轉(zhuǎn)子體3構(gòu)成一個(gè)圓柱體。鉸鏈葉片31底端穿有鉸鏈轉(zhuǎn)軸33，鉸鏈轉(zhuǎn)子體3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鉸鏈葉片31在鉸鏈轉(zhuǎn)子的凹形槽32中受離心力作用圍繞鉸鏈轉(zhuǎn)軸33翻轉(zhuǎn)，鉸鏈葉片31的頂端抵住定子內(nèi)缸壁，將定子內(nèi)缸不對(duì)稱空間分隔成多個(gè)小室。
[0009]鉸鏈轉(zhuǎn)子體3兩側(cè)配有兩塊蓋板34，蓋板與鉸鏈轉(zhuǎn)子同向轉(zhuǎn)動(dòng)。蓋板34具有兩個(gè)作用:第一、固定鉸鏈葉片31的鉸鏈轉(zhuǎn)軸33 ;第二、蓋板外圓周與定子內(nèi)缸微間隙配合，盡量減少氣體泄漏。蓋板34隨鉸鏈轉(zhuǎn)子體3轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)殂q鏈轉(zhuǎn)子體3偏心裝在定子內(nèi)缸內(nèi)，所以轉(zhuǎn)子軸3a與蓋板幾何軸心35位置不一致，要使蓋板34和鉸鏈轉(zhuǎn)子體3轉(zhuǎn)動(dòng)，在蓋板34上的鉸鏈轉(zhuǎn)軸33端頭與軸承座之間裝有連桿機(jī)構(gòu)36，依靠連桿機(jī)構(gòu)36實(shí)現(xiàn)蓋板34和鉸鏈轉(zhuǎn)子體3的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。在凹形槽32中，鉸鏈葉片31繞鉸鏈轉(zhuǎn)軸33轉(zhuǎn)動(dòng)，比原來滑片在轉(zhuǎn)子槽中上下滑動(dòng)的摩擦力小得多，另一方面鉸鏈葉片31底端受鉸鏈轉(zhuǎn)軸33的拉力，大大降低了鉸鏈葉片31頂端在定子內(nèi)缸上的正壓力，比原來滑片與定子內(nèi)缸之間的摩擦力大大減小。該鉸鏈?zhǔn)脚蛎洐C(jī)可實(shí)現(xiàn)低摩擦、全無油的長(zhǎng)期工作。
[0010]但是，這種鉸鏈?zhǔn)脚蛎洐C(jī)存在以下問題:鉸鏈轉(zhuǎn)子的實(shí)際結(jié)構(gòu)如圖3所示，在蓋板34外側(cè)，每一個(gè)鉸鏈轉(zhuǎn)軸33與軸承座之間都配有一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)36 (圖3所示共有六個(gè)連桿機(jī)構(gòu)，鉸鏈轉(zhuǎn)軸加連桿連接軸有十二根轉(zhuǎn)軸)。該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鉸鏈轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后，帶動(dòng)所有連桿機(jī)構(gòu)36運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能消耗很大，由于鉸鏈轉(zhuǎn)子配有蓋板34，蓋板轉(zhuǎn)動(dòng)在定子內(nèi)缸壁上也產(chǎn)生巨大摩擦，進(jìn)一步加大了鉸鏈?zhǔn)脚蛎洐C(jī)的機(jī)械能損耗；
另外，該鉸鏈?zhǔn)脚蛎洐C(jī)的密封性較差，主要表現(xiàn)在:1、氣體進(jìn)入凹形槽32中，通過鉸鏈葉片底端縫隙泄漏；2、氣體通過蓋板上的鉸鏈轉(zhuǎn)軸(圖3中共六根轉(zhuǎn)軸)的軸承縫隙向轉(zhuǎn)子的蓋板外側(cè)泄漏，3、氣體通過蓋板頂沿與定子內(nèi)缸壁之間的縫隙向蓋板外側(cè)泄漏。這些介質(zhì)泄露造成了泄露功耗。所以該鉸鏈?zhǔn)脚蛎洐C(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率仍然很低，其能量轉(zhuǎn)化效率有待提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對(duì)現(xiàn)有的滑片式膨脹機(jī)、鉸鏈?zhǔn)脚蛎洐C(jī)存在的問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種旋片機(jī)，它既能減小摩擦損耗、又能降低氣體泄漏量，增強(qiáng)密封性能，提高能量轉(zhuǎn)化效率，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無油、高速運(yùn)行。
[0012]本發(fā)明所述的旋片機(jī)包括旋轉(zhuǎn)葉片式膨脹機(jī)和旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)。
[0013]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有定子和旋片式轉(zhuǎn)子，旋片式轉(zhuǎn)子軸心偏離定子內(nèi)缸的軸心裝在定子內(nèi)缸內(nèi)，旋片式轉(zhuǎn)子包括有轉(zhuǎn)子體、旋轉(zhuǎn)葉片和調(diào)節(jié)塊，所述轉(zhuǎn)子體的圓周面沿軸向開有均布的葉片槽口，對(duì)應(yīng)于葉片槽口底端的兩側(cè)面沿徑向開有調(diào)節(jié)塊凹槽；所述旋轉(zhuǎn)葉片底端兩側(cè)開有弧形缺口，弧形缺口中心設(shè)有葉片轉(zhuǎn)軸；所述調(diào)節(jié)塊頂部為與旋轉(zhuǎn)葉片的弧形缺口配合的半圓形，半圓形中心有軸孔，調(diào)節(jié)塊上開有螺釘過孔；旋轉(zhuǎn)葉片通過葉片轉(zhuǎn)軸與調(diào)節(jié)塊的軸孔配合裝在轉(zhuǎn)子體的葉片槽口內(nèi)，調(diào)節(jié)塊通過螺釘過孔固定在轉(zhuǎn)子體的調(diào)節(jié)塊凹槽內(nèi)。
[0014]本發(fā)明的工作過程是:以氣體膨脹過程為例，由于旋片式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力作用下旋轉(zhuǎn)葉片繞葉片轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)葉片的頂端與定子內(nèi)缸接觸，將定子內(nèi)缸空間分隔成多個(gè)小室。高壓氣體從定子進(jìn)氣口通入滑過的旋轉(zhuǎn)葉片構(gòu)成的小室里，在氣體壓力作用下，推動(dòng)旋轉(zhuǎn)葉片向膨脹空間轉(zhuǎn)動(dòng)，氣體壓力逐漸減小，當(dāng)旋轉(zhuǎn)葉片滑過定子出氣口時(shí)，氣體從定子出氣口流出。在后續(xù)旋轉(zhuǎn)葉片的不斷推動(dòng)下，旋片式轉(zhuǎn)子保持連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過轉(zhuǎn)子軸輸出轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)氣體膨脹過程的能量轉(zhuǎn)化。
[0015]本發(fā)明利用調(diào)節(jié)塊支撐葉片轉(zhuǎn)軸，替代了鉸鏈?zhǔn)脚蛎洐C(jī)的蓋板對(duì)鉸鏈轉(zhuǎn)軸的支撐，由于調(diào)節(jié)塊固定在轉(zhuǎn)子體上，調(diào)節(jié)塊與轉(zhuǎn)子體構(gòu)成一體，避免了蓋板幾何軸心與轉(zhuǎn)子軸不同心的問題，由此取消了鉸鏈?zhǔn)脚蛎洐C(jī)的多套連桿機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，克服了連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)所消耗的能量，還避免了蓋板與定子內(nèi)缸壁上的摩擦以及縫隙泄漏，另外，由于葉片轉(zhuǎn)軸通過調(diào)節(jié)塊與定子側(cè)蓋內(nèi)壁接觸，參照滑片機(jī)轉(zhuǎn)子與定子側(cè)蓋的密封技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)葉片轉(zhuǎn)軸的氣體良好密封，避免了蓋板上的鉸鏈轉(zhuǎn)軸的軸承縫隙造成的氣體泄露。所以本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，既減小了機(jī)械能損耗，又降低了氣體泄漏量，提高了能量轉(zhuǎn)化效率。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的【附圖說明】如下:
圖1為現(xiàn)有滑片機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為現(xiàn)有鉸鏈?zhǔn)交瑱C(jī)的原理結(jié)構(gòu)圖；
圖3為現(xiàn)有的鉸鏈轉(zhuǎn)子實(shí)物結(jié)構(gòu)圖；
圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子體結(jié)構(gòu)圖；
圖6為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子體截面圖；
圖7為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)葉片主視圖；
圖8為本發(fā)明的轉(zhuǎn)葉片左視圖；
圖9為本發(fā)明的調(diào)節(jié)塊主視圖；
圖10為本發(fā)明帶副滑片的旋轉(zhuǎn)葉片圖；
圖11為本發(fā)明與滑片機(jī)摩擦功耗對(duì)比圖；
圖12為本發(fā)明與滑片機(jī)凈輸出功率和泄露損失功率對(duì)比圖。
[0017]圖中:1.定子；2.滑片轉(zhuǎn)子；21.轉(zhuǎn)子槽；22.滑片；
3.鉸鏈轉(zhuǎn)子體；31.鉸鏈葉片；32.凹形槽；33.鉸鏈轉(zhuǎn)軸；34.蓋板；35.蓋板幾何軸心；3a.轉(zhuǎn)子軸；36.連桿機(jī)構(gòu)；
4.旋片式轉(zhuǎn)子；41.轉(zhuǎn)子體；41a.葉片槽口；41b.調(diào)節(jié)塊凹槽；41c.彈簧安裝孔；41d.密封槽；42.旋轉(zhuǎn)葉片；42a.葉片弧面；42b.葉片底平面；42c.弧形缺口 ；42d.葉片轉(zhuǎn)軸；42e.密封槽口 ;43.調(diào)節(jié)塊；43a.軸孔；43b.橫向滑孔；43c.縱向滑孔;5.副滑片；6.微型槽。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
如圖4所示，本發(fā)明包括有定子I和旋片式轉(zhuǎn)子4，旋片式轉(zhuǎn)子4軸心偏離定子內(nèi)缸的軸心裝在定子內(nèi)缸內(nèi)，旋片式轉(zhuǎn)子4包括有轉(zhuǎn)子體41、旋轉(zhuǎn)葉片42和調(diào)節(jié)塊43 ；
如圖5和圖6所示，所述轉(zhuǎn)子體41的圓周面沿軸向開有均布的葉片槽口 41a，對(duì)應(yīng)于葉片槽口 41a底端的兩側(cè)面沿徑向開有調(diào)節(jié)塊凹槽41b ;
如圖7和圖8所示，所述旋轉(zhuǎn)葉片42底端兩側(cè)開有弧形缺口 42c，弧形缺口 42c中心設(shè)有葉片轉(zhuǎn)軸42d ;
如圖9所示，所述調(diào)節(jié)塊43頂部為與旋轉(zhuǎn)葉片的弧形缺口 42c配合的半圓形，半圓形中心有軸孔43a，調(diào)節(jié)塊43上開有螺釘過孔；
如圖4所示，旋轉(zhuǎn)葉片42通過葉片轉(zhuǎn)軸42d與調(diào)節(jié)塊的軸孔43a配合裝在轉(zhuǎn)子體的葉片