專利名稱：機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)活塞式機械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種機械運動與流體運動 的互轉(zhuǎn)換裝置，適用于輸入機械能實現(xiàn)輸出流體能的泵、壓縮機，或輸入 流體壓縮介質(zhì)輸出機械旋轉(zhuǎn)運動的發(fā)動機及液壓傳動。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，例如《機械工程師手冊》(見機械工業(yè)出版社2000， 5， 第二版1178頁)和《凸輪泵》的中國專利(見申請?zhí)?1240882. 4，申請日 2001 03 27)，都給出了機械運動轉(zhuǎn)換成流體介質(zhì)運動的裝置，這種機械 運動轉(zhuǎn)換成流體介質(zhì)運動，或?qū)⒘黧w介質(zhì)運動轉(zhuǎn)換成機械運動的裝置，都 屬于變?nèi)菔綑C械。
《機械工程師手冊》給出的《滑閥式真空泵》，如圖1所示，該真空 泵包括有定子、轉(zhuǎn)子、隔板、擺軸，擺軸臥在定子內(nèi)。隔板一端插進擺軸， 可與擺軸滑動，隔板另一端固定在轉(zhuǎn)子外緣上，隔板有通道，使吸氣口與 定子、轉(zhuǎn)子間的腔體相通?！痘y式真空泵》不足之處是
隔板與擺軸間存在滑動摩擦，當工作瞬間超負荷狀態(tài)時易發(fā)生楔緊卡 死故障；隔板的一端固定在動輥外緣，由于工作時隔板長期處于擺動狀態(tài)， 固定的端部存在擺動應(yīng)變的作用，易造成隔板端部斷裂損傷；另外，隔板上下運動長期摩擦下，磨損嚴重，易造成泄漏，影響密封。
《凸輪泵》專利其結(jié)構(gòu)裝置也包括有定子(兼機座)、轉(zhuǎn)子(即動輥)、 隔板、曲軸，定子為柱形腔體部件，轉(zhuǎn)子外徑小于定子腔體內(nèi)徑，轉(zhuǎn)子裝 于定子腔體內(nèi)，定子上設(shè)置兩個開口，作為流體介質(zhì)的輸入口和輸出口， 隔板設(shè)置定子和轉(zhuǎn)子之間，定子、轉(zhuǎn)子、隔板三件配合，將定子、轉(zhuǎn)子之 間的剩余腔體分割成兩個互不相通的動態(tài)子腔體。工作時，使高壓工作流 體介質(zhì)從一個開口進入，從另一個開口流出，帶動轉(zhuǎn)子運動，從曲軸的運
動獲得機械旋轉(zhuǎn)運動輸出；或曲軸在外界機械動力的帶動下，帶動轉(zhuǎn)子運 動，迫使流體介質(zhì)從一個開口進入，從另一個開口流出，獲得流體介質(zhì)運 動，或貯壓儲能。實現(xiàn)了機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換。
這種方案是隔板一端壓在轉(zhuǎn)子外緣，另一端與定子聯(lián)接。由于隔板端 部與轉(zhuǎn)子外緣受運動摩擦作用，易造成隔板外緣端磨損，導(dǎo)致雙腔泄漏，
降低工作效率，磨損嚴重時，甚至不能工作；

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是延長變?nèi)菔綑C械裝置隔板的使用壽命，減輕維修負擔(dān)， 提高裝置的運行效率，提出一種新的機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置。
本發(fā)明的機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置是采用下述方案實現(xiàn)的， 它包括基座、定子、轉(zhuǎn)子、隔板、曲軸、端蓋；定子內(nèi)腔為柱形腔體，轉(zhuǎn) 子位于定子腔體內(nèi)；定子體內(nèi)下部開有流體介質(zhì)輸入槽孔通道和流體介質(zhì) 輸出槽孔通道，定子固定座在基座上，轉(zhuǎn)子直徑小于定子的定子腔體內(nèi)直
5徑，轉(zhuǎn)子的軸線上有轉(zhuǎn)子軸孔，曲軸由轉(zhuǎn)子軸和及其兩側(cè)的邊軸構(gòu)成，兩 邊軸共軸線，轉(zhuǎn)子軸的圓柱面與軸圓柱面相切，該三軸為一體件，兩邊軸 直徑相等，且邊軸小于轉(zhuǎn)子軸直徑，轉(zhuǎn)子軸直徑與邊軸直徑之差等于定子 腔體內(nèi)直徑與轉(zhuǎn)子直徑之差的二分之一，端蓋有兩個，端蓋有邊軸軸孔， 每個端蓋開有一個流體介質(zhì)通道孔，流體介質(zhì)輸入槽孔通道和流體介質(zhì)輸
出槽孔通道各與端蓋的流體介質(zhì)通道孔相通；所述的隔板為矩形板，隔板 由兩導(dǎo)向軸和基板構(gòu)成兩導(dǎo)向軸位于隔板長邊兩側(cè)，且為一體件， 一導(dǎo)向 軸柱面與基板一側(cè)的板面相切，另一導(dǎo)向軸的柱面與基板另一側(cè)的板面相 切，導(dǎo)向軸直徑大于基板的板厚，隔板與定子、轉(zhuǎn)子軸向方向同長，隔板 板寬大于定子腔直徑與轉(zhuǎn)子直徑之差；所述的定子腔內(nèi)柱面軸向方向開有 圓柱形的導(dǎo)向軸槽，該向軸槽位于流體介質(zhì)輸入槽孔通道和流體介質(zhì)輸出 槽孔通道之間，該導(dǎo)向軸槽的橫截面線為大于半圓的圓弧，其缺弧的弦長 大于隔板的板厚，而小于導(dǎo)向軸的直徑；所述的轉(zhuǎn)子柱面軸向方向也開有 圓柱形的導(dǎo)向軸槽，該導(dǎo)向軸槽構(gòu)型與前述的導(dǎo)向軸槽類同，區(qū)別僅是一 導(dǎo)向軸槽位于定子上，另一導(dǎo)向軸槽位于轉(zhuǎn)子上。
本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置具有如下優(yōu)點
① 隔板沒有固定端，避免了應(yīng)力應(yīng)變影響；
② 隔板沒有與定子、轉(zhuǎn)子尖部接觸端，避免了摩擦損耗。
(D去掉了擺軸機構(gòu)，改進了隔板機構(gòu)，隔板與轉(zhuǎn)子、定子采用鉸鏈連 接，使其不存在擺軸與隔板間的滑動摩擦副，有效的避免了瞬間超負荷狀 態(tài)時易發(fā)生楔緊卡死故障楔緊現(xiàn)象； 隔板使得隔板所受的動力矩遠大于阻力矩，使得機構(gòu)運動更加流暢。


圖l現(xiàn)有的滑閥式真空泵軸向橫截面示意圖2本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置軸向橫截面示意圖； 圖3本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)子示意圖； 圖4本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置曲軸示意圖5本發(fā)明圖2定子A局部放大示意圖6本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置端蓋示意圖； 圖7本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置隔板示意圖； 圖8本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置外觀立體狀態(tài)示圖； 圖9本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)子運動位置四象限 示意圖10本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置第二實施例示意圖11本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置第二實施例隔板示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置
做進一步說明。圖2給出了本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置的軸向橫截面示意圖。它包括基座l、定子2、轉(zhuǎn)子3、隔板4、曲軸、端蓋5; 定子2內(nèi)腔為柱形腔體，轉(zhuǎn)子3位于定子2腔體內(nèi)，定子2體內(nèi)下部開有 流體介質(zhì)輸入槽孔通道6和流體介質(zhì)輸出槽孔通道7，固定座在基座1上， 基座1和定子2也可為一體件；轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)子直徑①1小于定子2的定子腔 體內(nèi)直徑02，轉(zhuǎn)子3的軸線上有轉(zhuǎn)子軸孔8(見圖3);曲軸(見圖4)由第 一邊軸9、轉(zhuǎn)子軸10和第二邊軸11構(gòu)成，第一邊軸9和第二邊軸11共軸 線，位于轉(zhuǎn)子軸10兩端，轉(zhuǎn)子軸10的圓柱面與第一邊軸9和第二邊軸11 的圓柱面相切，該三軸為一體件，第一邊軸9和第二邊軸11的兩邊軸直徑 ①3相等，且邊軸直徑O3小于轉(zhuǎn)子軸10的轉(zhuǎn)子軸直徑0)4，轉(zhuǎn)子軸直徑① 4與邊軸直徑①3之差等于定子腔體內(nèi)直徑02與轉(zhuǎn)子直徑Ol之差的二分 之一；端蓋5有兩個，端蓋5有邊軸軸孔12(見圖6)，每個端蓋開有一個 流體介質(zhì)通道孔13，流體介質(zhì)輸入槽孔通道6和流體介質(zhì)輸出槽孔通道7 各與端蓋的流體介質(zhì)通道孔13相通；
所述的隔板4為矩形板(見圖7)，隔板4由第一導(dǎo)向軸14、基板15、 第二導(dǎo)向軸16構(gòu)成，且為一體件，第一導(dǎo)向軸14和第二導(dǎo)向軸16分別位 于基板15長邊兩側(cè)，第一導(dǎo)向軸14的柱面與基板15 —側(cè)的板面相連接， 第二導(dǎo)向軸16的柱面與基板15另一側(cè)的板面相連接，第一導(dǎo)向軸14的直 徑05和第二導(dǎo)向軸16的直徑①6大于基板15的板厚h，隔板4與定子2、 轉(zhuǎn)子3軸向方向同長，隔板4板寬L滿足定子腔體內(nèi)直徑02—轉(zhuǎn)子直徑①1 <隔板4板寬L;
所述的定子2腔內(nèi)柱面軸向方向開有圓柱形的第一導(dǎo)向軸槽17(見圖
85)，第一導(dǎo)向軸槽17位于流體介質(zhì)輸入槽孔通道6和流體介質(zhì)輸出槽孔通 道7之間，第一導(dǎo)向軸槽17的橫截面線為大于半圓的圓弧，其缺弧的弦長 大于隔板4的板厚h，而小于第一導(dǎo)向軸14的直徑05，第一導(dǎo)向軸槽17 直徑。6—第一導(dǎo)向軸14的直徑05=(0.05 0. 3)mm;
所述的轉(zhuǎn)子3柱面軸向方向開有圓柱形的第二導(dǎo)向軸槽18,第二導(dǎo)向 軸槽18構(gòu)型與第一導(dǎo)向軸槽17類同，區(qū)別僅是第一導(dǎo)向軸槽17位于定子 2上，第二導(dǎo)向軸槽18位于轉(zhuǎn)子3上，其它不再重述；
裝配時，轉(zhuǎn)子3位于定子2腔體內(nèi)，隔板4位于定子2、轉(zhuǎn)子3之間， 隔板4的第一導(dǎo)向軸14臥入轉(zhuǎn)子3的第一導(dǎo)向軸槽17，隔板4的第二導(dǎo)向 軸16臥入定子2的第二導(dǎo)向軸槽18，形成隔板4 一側(cè)與轉(zhuǎn)子3鉸鏈，另一 側(cè)與定子2鉸鏈，隔板4將轉(zhuǎn)子3于定子2間形成的腔體分割成左右兩個 互不相通的空腔；曲軸插進轉(zhuǎn)子軸孔8，轉(zhuǎn)子軸孔8直徑0)5大于轉(zhuǎn)子軸直 徑OM 0.05 0.3mm，允許轉(zhuǎn)子軸10在轉(zhuǎn)子軸孔8中無約束轉(zhuǎn)動，兩個端 蓋5扣在定子2兩側(cè)，第一邊軸9和第二邊軸11分別插進端蓋5的邊軸軸 孔12，同樣，允許第一邊軸9和第二邊軸11在邊軸軸孔12中無約束轉(zhuǎn)動， 用螺栓將端蓋5與定子2扣緊，圖8給出了本發(fā)明機械運動與流體運動的 互轉(zhuǎn)換裝置外觀立體狀態(tài)示圖。
本發(fā)明的機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置各零部件的用材為鋼，或 鎳鉻合金鋼、或工程塑料。
下面以本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置作為揚水的升壓泵為 例描述其工作過程。圖9給出了本發(fā)明機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)子運動位置四象限示意圖，第一邊軸9作為輸入軸與拖動馬達耦連，馬 達啟動由于第一邊軸9、轉(zhuǎn)子軸10、第二邊軸11為一體構(gòu)件，，第一邊軸9 和第二邊軸ll自轉(zhuǎn)，又由于轉(zhuǎn)子軸直徑①4大于邊軸直徑03，則第一邊軸 9和第二邊軸11自轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子軸10的軸線繞第一邊軸9和第二邊軸11的 軸線公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)角速度與自轉(zhuǎn)角速度相同。設(shè)馬達啟動時轉(zhuǎn)子軸10初始相 位為零，轉(zhuǎn)子3與定子2相接觸柱面線處于象限I零位置，轉(zhuǎn)子3由象限 I起向象限II運動，左腔19增大，水經(jīng)流體介質(zhì)輸入槽孔通道6被吸入， 進入左腔19，與此同時右腔20減小，右腔20中水被壓縮，迫使水從流體 介質(zhì)輸出槽孔通道7流出，隨著轉(zhuǎn)子3繼續(xù)轉(zhuǎn)向象限m、象限IV，左腔19 繼續(xù)增大，右腔20繼續(xù)減小，當轉(zhuǎn)子3與定子2相接觸柱面線移動到象限 IV結(jié)束時，轉(zhuǎn)子3柱面將流體介質(zhì)輸出槽孔通道7封堵，限制了水的倒流， 轉(zhuǎn)子3繼續(xù)移動，新的左腔19生成，原左腔19轉(zhuǎn)換成新的右腔20，由于 左腔19和腔20周而復(fù)始的轉(zhuǎn)換，使得水從流體介質(zhì)被吸入輸入槽孔通道6 進入，從流體介質(zhì)輸出槽孔通道7排出，實現(xiàn)升壓揚水功能。
本發(fā)明的機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置的第一個實施例為揚水用 的升壓泵，所述的隔板4為平直隔板，其它部件與上述相同，不再重述。 下面對升壓泵進行說明。 一、尺寸
1. 定子2內(nèi)徑A: 124mm;
2. 轉(zhuǎn)子3外徑^: 112mm;
3. 轉(zhuǎn)子軸10偏心^: 6mm;4. 轉(zhuǎn)子3長度p: 168mm;
5. 端蓋^7: 124mm;
6. 轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分
二、 單位體積
廠="(，)2 P 一 -(,)2 P = ，[(，)2 — (警)2 ] = 373.67m/
三、 參數(shù) 實例(由測量定)
1. 揚水量15t;
2. 揚程250米；
3. 電機馬力llKw
本發(fā)明的機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置的第二個實施例與第一個 實施例除隔板4不同外，其它部件完全相同，本實施例機械運動與流體運 動的互轉(zhuǎn)換裝置的隔板板體為弧形隔板21(見圖10、圖11)，板體的內(nèi)弧面 曲率接近于轉(zhuǎn)子3柱面曲率，板體的外弧面曲率接近于定子2腔體柱面曲 率。
本實施例機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置的優(yōu)點由于弧形隔板21
基板面上下面為弧形，使得弧形隔板21與定子2內(nèi)腔面、轉(zhuǎn)子3外柱面吻 和好，有利于轉(zhuǎn)子3移動到第四象限結(jié)束時對流體介質(zhì)輸出槽孔通道7的 封堵。
本發(fā)明的機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置的第二個實施例為輸出動力的液壓馬達。
下面對液壓馬達進行說明 一、尺寸
7. 定子內(nèi)徑A =2><及2 =155/W";
8. 轉(zhuǎn)子夕卜;g^ =2x《=145/ww;
9. 凸輪軸偏心^: 5mm;
10. 轉(zhuǎn)子長度p: 40ram;
11. 端蓋^7 = 155x30 mm;
12. 轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分
二、 單位體積-
r =丌及2 V-;ri ,2p =甲[及22 -《2〗=4對(7.75)2 -(7.25)2] = 94.24加Z 式中i p^分別是定子內(nèi)圓半徑和轉(zhuǎn)子外圓半徑 減去進出口的角度的容積取值90ml，雙邊馬達每轉(zhuǎn)180ml。
三、 參數(shù) 輸出功率llKw。
1權(quán)利要求
1.一種機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置，適用于泵、發(fā)動機、壓縮機、及液壓傳動。該裝置包括基座(1)、定子(2)、轉(zhuǎn)子(3)、隔板(4)、曲軸、端蓋(5)；定子(2)內(nèi)腔為柱形腔體，定子(2)體內(nèi)下部開有流體介質(zhì)輸入槽孔通道(6)和流體介質(zhì)輸出槽孔通道(7)，定子(2)位于基座(1)上，轉(zhuǎn)子(3)位于定子(2)腔體內(nèi)，轉(zhuǎn)子(3)的轉(zhuǎn)子直徑(Φ1)小于定子(2)的定子腔體內(nèi)直徑(Φ2)，轉(zhuǎn)子(3)的軸線上有轉(zhuǎn)子軸孔(8)，曲軸由第一邊軸(9)、轉(zhuǎn)子軸(10)和第二邊軸(11)構(gòu)成，第一邊軸(9)和第二邊軸(11)共軸線，位于轉(zhuǎn)子軸(10)兩端，轉(zhuǎn)子軸(10)的圓柱面與第一邊軸(9)和第二邊軸(11)的圓柱面相連接，該三軸為一體件，第一邊軸(9)和第二邊軸(11)的兩邊軸直徑(Φ3)相等，且邊軸直徑(Φ3)小于轉(zhuǎn)子軸(10)的轉(zhuǎn)子軸直徑(Φ4)，轉(zhuǎn)子軸直徑(Φ4)與邊軸直徑(Φ3)之差等于定子腔體內(nèi)直徑(Φ2)與轉(zhuǎn)子直徑(Φ1)之差的二分之一，端蓋(5)有兩個，端蓋(5)有邊軸軸孔(12)，每個端蓋開有一個流體介質(zhì)通道孔(13)，流體介質(zhì)輸入槽孔通道(6)和流體介質(zhì)輸出槽孔通道(7)各與端蓋的流體介質(zhì)通道孔(13)相通，其特征是所述的隔板(4)為矩形板，隔板(4)由第一導(dǎo)向軸(14)、基板(15)、第二導(dǎo)向軸(16)構(gòu)成，且為一體件，第一導(dǎo)向軸(14)和第二導(dǎo)向軸(16)分別位于基板(15)長邊兩側(cè)，第一導(dǎo)向軸(14)的柱面與基板(15)一側(cè)的板面相切，第二導(dǎo)向軸(16)的柱面與基板(15)另一側(cè)的板面相切，第一導(dǎo)向軸(14)的直徑(Φ5)和第二導(dǎo)向軸(16)的直徑(Φ6)大于基板(15)的板厚(h)，隔板(4)與定子(2)、轉(zhuǎn)子(3)軸向方向同長，隔板(4)板寬(L)滿足定子腔體內(nèi)直徑(Φ2)-轉(zhuǎn)子直徑(Φ1)＜隔板(4)板寬L；徑(Φ2)-轉(zhuǎn)子直徑(Φ1)＜隔板(4)板寬L；所述的定子(2)腔內(nèi)柱面軸向方向開有圓柱形的第一導(dǎo)向軸槽(17)，第一導(dǎo)向軸槽(17)位于流體介質(zhì)輸入槽孔通道(6)和流體介質(zhì)輸出槽孔通道(7)之間，第一導(dǎo)向軸槽(17)的橫截面弧線為大于半圓的圓弧，其缺弧的弦長大于隔板(4)的板厚h，而小于第一導(dǎo)向軸(14)的直徑Φ5；所述的轉(zhuǎn)子(3)柱面軸向方向開有圓柱形的第二導(dǎo)向軸槽(18)，第二導(dǎo)向軸槽(18)構(gòu)型與第一導(dǎo)向軸槽(17)類同，區(qū)別僅是第一導(dǎo)向軸槽(17)位于定子(2)上，第二導(dǎo)向軸槽(18)位于轉(zhuǎn)子(3)上，其它不再重述。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置，其特征是所述的隔板(4)為平直隔板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置，其特征是所述的隔板(4)為弧形隔板。
全文摘要
本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)活塞式機械技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種新的機械運動與流體運動的互轉(zhuǎn)換裝置，適用于泵、發(fā)動機、壓縮機、及液壓傳動。該裝置包括基座、定子、轉(zhuǎn)子、隔板、曲軸、端蓋；定子內(nèi)腔為柱形腔體，隔板由基板和兩側(cè)的導(dǎo)向軸構(gòu)成，隔板一側(cè)與轉(zhuǎn)子鉸鏈，另一側(cè)與定子鉸鏈。本發(fā)明的優(yōu)點是去掉了擺軸機構(gòu)，隔板與轉(zhuǎn)子、定子采用鉸鏈連接，避免了瞬間超負荷狀態(tài)時易發(fā)生卡死楔緊現(xiàn)象。隔板沒有固定端，避免了應(yīng)力應(yīng)變影響；隔板沒有與定子、轉(zhuǎn)子尖部接觸端，避免了摩擦損耗；實現(xiàn)了延長變?nèi)菔綑C械裝置隔板的使用壽命，減輕維修負擔(dān)，提高裝置運行效率的目的。
文檔編號F04C2/38GK101639064SQ20091016241
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者旭 張, 王德良, 王海軍 申請人:王海軍