機(jī)械驅(qū)動(dòng)活塞作用于流體負(fù)載的托盤活塞式搖擺驅(qū)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓送流體的機(jī)械驅(qū)動(dòng)活塞作用于流體負(fù)載的托盤活塞式搖擺驅(qū)動(dòng)機(jī)，其搖擺活塞片角行程搖擺的范圍為O?330°左右，適用于驅(qū)動(dòng)活塞壓送流體進(jìn)行泵送工作；本驅(qū)動(dòng)機(jī)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)活塞壓送的流體是氣體或液體。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有公開的壓送流體機(jī)械有離心泵、柱塞泵和活塞壓縮機(jī)等，離心泵泵送流體的壓力在較小流量時(shí)難以滿足較高壓力的要求；柱塞泵和活塞壓縮機(jī)輸出動(dòng)力過程中發(fā)生的應(yīng)力強(qiáng)度呈現(xiàn)從小到大的較高倍級(jí)的傳遞，作為最高應(yīng)力承載零件的曲柄、連桿和銷軸等成為影響壽命的薄弱環(huán)節(jié)，由于需要滿足較大的峰值應(yīng)力的強(qiáng)度要求，許多零件基本采用金屬材料，而金屬材料的防腐性能明顯低于有機(jī)復(fù)合材料；這些機(jī)械的零件種類較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，且機(jī)械工作效率較低。在現(xiàn)有公開的信息中我們還沒有發(fā)現(xiàn)有類似的機(jī)械驅(qū)動(dòng)活塞作用于流體負(fù)載的托盤活塞式搖擺驅(qū)動(dòng)機(jī)的訊息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)以上種種缺陷，本發(fā)明提出了解決存在問題的技術(shù)方案:
[0004]一種機(jī)械驅(qū)動(dòng)活塞作用于流體負(fù)載的托盤活塞式搖擺驅(qū)動(dòng)機(jī)，包括托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置、流體進(jìn)排通道系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)力發(fā)生系統(tǒng)；流體進(jìn)排通道系統(tǒng)包括流體通道、通道的接口和閥，流體通道與工作腔室連通；冷卻系統(tǒng)是對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)的元件進(jìn)行強(qiáng)制冷卻和/或自然散熱的機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)力發(fā)生系統(tǒng)為機(jī)械驅(qū)動(dòng)活塞作用于流體負(fù)載系統(tǒng)；托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置包括兩個(gè)托盤、活塞片、連接機(jī)構(gòu)、動(dòng)力進(jìn)出鍵合結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑系統(tǒng)和密封結(jié)構(gòu)；在每一個(gè)托盤上圍繞回轉(zhuǎn)中心軸線360°，以回轉(zhuǎn)中心圓的直徑Φ1，按照在鉛錘法面上相交的活塞片嚙合輪廓線形成環(huán)狀的凹槽，將數(shù)個(gè)活塞片的半截部分設(shè)定在該凹槽中形成圓周布置的數(shù)個(gè)敞開的獨(dú)立的腔室，兩個(gè)托盤的回轉(zhuǎn)中心軸線重合，當(dāng)回轉(zhuǎn)中心軸線處于鉛錘方向時(shí)兩個(gè)托盤的凹槽的環(huán)狀水平中心線平行；在托盤上與沿鉛錘的回轉(zhuǎn)中心軸線的切線方向相垂直的平面為鉛錘法面Q-Q，兩個(gè)托盤敞開的腔室對(duì)扣合并成一個(gè)封閉的腔室時(shí)接觸的軸向端面為水平法面S-S ;該封閉的腔室中包括起到氣缸作用的獨(dú)立封閉的工作腔室；活塞片是在鉛錘法面相交的特定輪廓線以回轉(zhuǎn)中心軸線為直徑對(duì)稱鉛錘法面左和右旋轉(zhuǎn)一定角度而成的實(shí)體，從水平法面看活塞片的截面是以回轉(zhuǎn)中心圓的直徑Φ1，夾角為a的扇形；活塞片包括靜止活塞片和搖擺活塞片；特定輪廓線由嚙合輪廓線和靜止輪廓線構(gòu)成，在鉛錘法面上，活塞片伸出凹槽水平法面以外，并與相鄰?fù)斜P凹槽滑動(dòng)嚙合的部分特定輪廓線為鉛錘法面嚙合輪廓線；在鉛錘法面上，活塞片和托盤凹槽相交并固定的部分特定輪廓線為鉛錘法面靜止輪廓線；鉛錘法面嚙合輪廓線與鉛錘法面靜止輪廓線對(duì)稱與水平法面；兩個(gè)托盤的凹槽的內(nèi)圓盤口和外圓盤口在水平法面上分別對(duì)應(yīng)嚙合且相對(duì)滑動(dòng)，滑動(dòng)面上設(shè)有動(dòng)密封結(jié)構(gòu)；所有活塞片冒出敞開的腔室的法面嚙合輪廓線的半截部分分別插入相鄰的托盤敞開的腔室中，該半截部分可以在相鄰的托盤敞開的腔室的凹槽中相對(duì)滑動(dòng)，且滑動(dòng)面設(shè)有動(dòng)密封結(jié)構(gòu)；其中一個(gè)托盤因與所設(shè)定其上的活塞片都相對(duì)地球固定不動(dòng)而被定義為固定托盤，在固定托盤上設(shè)定的活塞片稱之為靜止活塞片；另一個(gè)托盤因與所設(shè)定其上的活塞片都可以相對(duì)固定托盤轉(zhuǎn)動(dòng)而被定義為搖擺托盤，在搖擺托盤上設(shè)定的活塞片稱之為搖擺活塞片，在搖擺托盤上圍繞回轉(zhuǎn)中心軸設(shè)有圓周布置或均布數(shù)個(gè)搖擺活塞片，每個(gè)搖擺活塞片在固定托盤的凹槽中設(shè)定的相鄰的靜止活塞片之間搖擺；固定托盤的凹槽、靜止活塞片、搖擺托盤上的凹槽和搖擺活塞片特定外輪廓線都相同；在托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置中固定托盤、數(shù)個(gè)靜止活塞片和搖擺托盤構(gòu)成數(shù)個(gè)作為工作腔室的缸體，在托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置中固定托盤、搖擺托盤和數(shù)個(gè)搖擺活塞片構(gòu)成數(shù)個(gè)活塞，該個(gè)搖擺活塞片、數(shù)個(gè)靜止活塞片、搖擺托盤和固定托盤構(gòu)成其中一個(gè)活塞缸體活塞組；在托盤凹槽中設(shè)有> 2個(gè)活塞缸體活塞組時(shí)，其中的搖擺活塞片在固定托盤的每個(gè)工作腔室中的左轉(zhuǎn)向角行程角度或右轉(zhuǎn)向角行程角度相等；在搖擺托盤上設(shè)有動(dòng)力進(jìn)出鍵合結(jié)構(gòu)，動(dòng)力進(jìn)出鍵合結(jié)構(gòu)包括在搖擺托盤中心設(shè)置驅(qū)動(dòng)孔或連接固定驅(qū)動(dòng)軸或連接固定驅(qū)動(dòng)法蘭，在驅(qū)動(dòng)法蘭中心設(shè)置驅(qū)動(dòng)孔，驅(qū)動(dòng)孔、驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)法蘭和搖擺托盤的回轉(zhuǎn)中心線重合，驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置在搖擺托盤的中心孔內(nèi)，驅(qū)動(dòng)法蘭利用緊固件固定在搖擺托盤外輪廓的軸向端面上，驅(qū)動(dòng)孔、驅(qū)動(dòng)軸或驅(qū)動(dòng)法蘭與配套的驅(qū)動(dòng)機(jī)械連接；兩個(gè)托盤利用連接機(jī)構(gòu)連接，連接機(jī)構(gòu)包括內(nèi)軸向連接機(jī)構(gòu)和/或外軸向連接機(jī)構(gòu)；潤(rùn)滑系統(tǒng)包括對(duì)動(dòng)密封元件和/或軸承采用自潤(rùn)滑材料和/或潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑；進(jìn)排通道系統(tǒng)是在每個(gè)獨(dú)立工作腔室設(shè)有并且連通至少一組進(jìn)排壓送流體通道，每組進(jìn)排壓送流體通道包括一路進(jìn)流體通道和一路排流體通道在該路進(jìn)流體通道中設(shè)有并且連通僅能夠進(jìn)流體的單向閥，在每路排流體通道中設(shè)有并且連通僅能夠排流體的單向閥；搖擺托盤通過動(dòng)力進(jìn)出鍵合結(jié)構(gòu)與搖擺扭矩輸入的驅(qū)動(dòng)軸連接。
[0005]在本文的描述中鉛錘線、水平線、鉛錘法面、水平法面、上和下、左旋向、右旋向、前和后等方位術(shù)語(yǔ)都是指在一個(gè)相對(duì)系統(tǒng)的概念，在我們描述中該搖擺執(zhí)行裝置的旋轉(zhuǎn)中心線暫時(shí)處于鉛錘狀態(tài)；如果將搖擺執(zhí)行裝置的旋轉(zhuǎn)中心線改為水平狀態(tài)，則所述的鉛錘線、水平線、鉛錘法面、水平法面、前和后的相對(duì)地球方位的含義也要變化，但是在每個(gè)系統(tǒng)中，各個(gè)零部件的相互關(guān)系不變，對(duì)于所述的技術(shù)特征描述的專一性沒有影響。如此，本搖擺執(zhí)行裝置不僅可以使其托盤的旋轉(zhuǎn)中心線在空間處于鉛錘狀態(tài)使用，也可以在其旋轉(zhuǎn)中心線處于水平狀態(tài)下使用或其旋轉(zhuǎn)中心線在空間處于任意角度的狀態(tài)下使用。
[0006]顯然“固定托盤”和“搖擺托盤”的固定和搖擺是相對(duì)的概念，將其中一個(gè)托盤固定另一個(gè)就可以搖擺，但是一般推薦將進(jìn)排流體的排流體通道設(shè)在固定托盤上，進(jìn)排流體的進(jìn)流體通道和排流體通道的外接管的接口可以設(shè)置在托盤外輪廓的軸向端面上，也可以設(shè)置在托盤外輪廓的徑向圓周面上，如果將所謂的“搖擺托盤”固定，“固定托盤”上設(shè)定的進(jìn)流體通道和排流體通道會(huì)隨著擺動(dòng)，對(duì)于管路的穩(wěn)定性有影響，且壓縮空氣或壓力液體管路容易破損和泄露。內(nèi)軸向連接機(jī)構(gòu)的軸孔和軸桿可以在固定托盤和搖擺托盤上互換位置，內(nèi)軸向連接機(jī)構(gòu)的軸桿設(shè)在搖擺托盤結(jié)構(gòu)略微簡(jiǎn)單，但是這需要根據(jù)本發(fā)明的用途確定。推薦將每個(gè)工作腔室的排流體通道的入口設(shè)在搖擺活塞片的左旋側(cè)端面的相鄰的靜止活塞片上或右旋側(cè)端面的相鄰的靜止活塞片上，還可以將每個(gè)工作腔室排流體通道入口設(shè)在搖擺活塞片的左旋側(cè)端面的靠近相鄰的靜止活塞片的腔室壁上或右旋側(cè)端面的靠近相鄰的靜止活塞片的腔室壁上。由于搖擺托盤上的工作腔室在搖擺中處于變化狀態(tài)不易直接觀察，需通過計(jì)算的數(shù)值經(jīng)測(cè)量才能看到，所以在本文中的工作腔室是指固定托盤上的工作腔室。
[0007]從原理上說，托盤上設(shè)定的活塞片數(shù)量沒有限制，托盤的直徑大就可以設(shè)置多一些，但是靜止活塞片應(yīng)與搖擺活塞片相配套，而在活塞片壓送流體的系統(tǒng)中每個(gè)搖擺活塞片至少需要配套一個(gè)靜止活塞片；如果在執(zhí)行裝置中構(gòu)成3個(gè)活塞缸體活塞組，搖擺托盤輸出的扭矩為一個(gè)搖擺活塞片輸出扭矩的三倍。搖擺活塞片在固定托盤、搖擺托盤和靜止活塞片構(gòu)成的活塞缸中左和右兩旋向之間搖擺。對(duì)于僅設(shè)有一個(gè)活塞缸體活塞組的本驅(qū)動(dòng)機(jī)，搖擺活塞片圍繞托盤中心旋轉(zhuǎn)的最大角行程在360°減去靜止和搖擺活塞片占據(jù)的角度?？梢宰鳛榕涮椎尿?qū)動(dòng)機(jī)械主要是指曲柄搖桿式驅(qū)動(dòng)機(jī)械，例如電動(dòng)機(jī)通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)械，這是機(jī)械是一種公開的的技術(shù)。本文所述的進(jìn)排流體通道是指在不同的時(shí)間內(nèi)既可以作為進(jìn)流體通道，又可以作為排流體通道的綜合流體通道。
[0008]關(guān)于托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置中涉及的托盤、活塞片、連接機(jī)構(gòu)、動(dòng)力進(jìn)出鍵合結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑系統(tǒng)和密封結(jié)構(gòu)本身更進(jìn)一步技術(shù)情況請(qǐng)參考相關(guān)技術(shù)資料。本發(fā)明的目的是闡述利用托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置進(jìn)行壓送流體的相關(guān)系統(tǒng)及元件，但是為了使人能盡快的了解本發(fā)明，在這里首先對(duì)托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置的基本特征進(jìn)行必要的介紹。
[0009]作為托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置的一種活塞片的布置方案，托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置是在圍繞回轉(zhuǎn)中心軸設(shè)有圓周布置的> 2個(gè)活塞缸體活塞組中，刪除其中至少一個(gè)活塞缸體活塞組中的搖擺活塞片和/或相關(guān)的進(jìn)排流體通道和/或靜止活塞片構(gòu)成簡(jiǎn)化執(zhí)行裝置。本方案由于取消了一些活塞缸體活塞組，減少了成本，但承載功率降低。
[0010]作為托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置的進(jìn)一步方案，兩個(gè)托盤凹槽的內(nèi)圓盤口和外圓盤口的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)是在兩個(gè)盤口嚙合的滑動(dòng)面分別設(shè)有平面接觸密封面結(jié)構(gòu)，平面接觸密封面設(shè)在托盤的內(nèi)圓盤口和外圓盤口的工作腔室中的靜止活塞片的水平法面夾角為a之間；和/或是在兩個(gè)盤口嚙合的滑動(dòng)面分別設(shè)有一個(gè)平面半環(huán)迷宮槽密封結(jié)構(gòu)，平面半環(huán)迷宮槽設(shè)在托盤的內(nèi)圓盤口和外圓盤口的靜止活塞片的夾角a以外的工作腔室的夾角范圍內(nèi)的扇形環(huán)面上；和/或是在兩個(gè)盤口嚙合的滑動(dòng)面分別設(shè)有內(nèi)圓盤口密封圈和外圓盤口密封圈，內(nèi)圓盤口密封圈和外圓盤口密封圈的上下端面分別與兩個(gè)托盤的盤口端面嚙合，內(nèi)圓盤口密封圈和外圓盤口密封圈分別固設(shè)在任取一個(gè)托盤的盤口上的內(nèi)圓盤口密封槽中和外圓盤口密封槽中；內(nèi)圓盤口密封圈和外圓盤口密封圈的截面分別與內(nèi)圓盤口密封槽截面和外圓盤口密封槽截面相匹配；內(nèi)圓盤口密封圈和外圓盤口密封圈在徑向朝托盤凹槽的環(huán)狀中心線一側(cè)分別設(shè)有內(nèi)圓盤口密封圈唇邊和外圓盤口密封圈唇邊，內(nèi)圓盤口密封圈唇邊的外圓輪廓線和外圓盤口密封圈唇邊的內(nèi)圓輪廓線分別與托盤凹槽的嚙合輪廓線重合。平面接觸密封結(jié)構(gòu)就是在兩個(gè)托盤凹槽的內(nèi)圓盤口和外圓盤口嚙合的滑動(dòng)面僅依靠接觸面密封，平面半環(huán)迷宮槽密封結(jié)構(gòu)就是在其中一個(gè)托盤的內(nèi)圓盤口和外圓盤口僅設(shè)有平面半環(huán)迷宮槽，利用迷宮氣阻原理密封。一般推薦內(nèi)圓盤口的密封槽和外圓盤口密封槽設(shè)置在下部的托盤上。
[0011]作為托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置的更進(jìn)一步方案，兩個(gè)托盤上的活塞片與相鄰的托盤的凹槽之間的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)是在嚙合的活動(dòng)表面設(shè)有弧面接觸密封結(jié)構(gòu)，和/或是在嚙合的活動(dòng)表面設(shè)有至少一個(gè)環(huán)繞半環(huán)迷宮槽密封結(jié)構(gòu)，和/或是在嚙合的活動(dòng)表面設(shè)有至少一個(gè)半環(huán)密封圈的密封結(jié)構(gòu)，半環(huán)密封圈的密封結(jié)構(gòu)的半環(huán)密封圈固設(shè)在活塞片上截面相匹配的凸槽中；半環(huán)密封圈的兩個(gè)半環(huán)端部在穿過水平法面延伸了長(zhǎng)度為hi的截面相同的柱腳，柱腳深入在活塞片和托盤上設(shè)有的避讓孔中；半環(huán)密封圈是根據(jù)與匹配的活塞片嚙合輪廓線的切線方向相垂直的截面形狀特征劃分為圓形截面半環(huán)密封圈或矩形截面半環(huán)密封圈或燕尾形截面半環(huán)密封圈或H形截面半環(huán)密封圈或C形截面半環(huán)密封圈中的一種。所有密封圈材料采用彈性材料或韌性材料，例如丁晴橡膠、硅膠和金屬環(huán)等，彈性或韌性材料具有較好的耐磨損的補(bǔ)償性能，唇邊可以防止兩個(gè)托盤或活塞片之間的泄漏?；∶娼佑|密封結(jié)構(gòu)就是在托盤凹槽與活塞片嚙合的滑動(dòng)面僅依靠接觸面密封，環(huán)繞半環(huán)迷宮槽密封結(jié)構(gòu)就是在活塞片的嚙合面僅設(shè)有半環(huán)密封槽，利用迷宮氣阻原理密封。還有一種是在韌性材料半環(huán)密封圈和活塞的凸槽之間襯有半環(huán)膨脹圈的密封結(jié)構(gòu)。
[0012]固定托盤與靜止活塞片、搖擺托盤與搖擺活塞片可以作為整體結(jié)構(gòu)，也可以做成可拆卸的分體結(jié)構(gòu)，作為托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置的另一種方案，活塞片與托盤采用分體組合結(jié)構(gòu)，活塞片的一部分插入托盤凹槽中并固定成可拆卸的組合結(jié)構(gòu)，在托盤凹槽插入可拆卸活塞片的結(jié)合部位利用孔用緊固件固定；可拆卸活塞片與托盤凹槽的結(jié)合面之間設(shè)有靜密封結(jié)構(gòu)，靜密封結(jié)構(gòu)包括靜密封件和靜密封半環(huán)槽，置入靜密封件的靜密封半環(huán)槽設(shè)置在活塞片上，靜密封結(jié)構(gòu)和/或采用密封劑。對(duì)于小批量，靜密封半環(huán)槽設(shè)置在活塞片上，也可植入托盤上。
[0013]作為托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置的另一種方案，托盤與活塞片采用分體組合結(jié)構(gòu)，活塞片的一部分插入托盤凹槽中并固定成可拆卸的組合結(jié)構(gòu)，在托盤凹槽插入可拆卸活塞片的結(jié)合部位設(shè)有凹陷的鍵槽，可拆卸活塞片在與鍵槽的結(jié)合部位設(shè)有大于托盤凹槽截面輪廓的凸環(huán)；可拆卸活塞片與鍵槽結(jié)合面之間設(shè)有靜密封結(jié)構(gòu)，靜密封結(jié)構(gòu)包括靜密封件和靜密封半環(huán)槽，置入靜密封件的靜密封半環(huán)槽設(shè)置在活塞片上，靜密封結(jié)構(gòu)和/或采用密封劑。本方案比較在托盤凹槽利用孔用緊固件緊固活塞片的方案復(fù)雜，但是在托盤凹槽設(shè)有凹陷的鍵槽插入活塞片的方案的基礎(chǔ)上，再利用緊固件把活塞片和托盤固定緊密，進(jìn)一步加強(qiáng)活塞片和托盤的連接強(qiáng)度。
[0014]作為托盤活塞式搖擺執(zhí)行裝置的更進(jìn)一步方案，連接機(jī)構(gòu)采用內(nèi)軸向連接機(jī)構(gòu)，內(nèi)軸向連接機(jī)構(gòu)包括軸桿、軸孔、軸承和軸用緊固件；在其中一個(gè)托盤環(huán)狀的凹槽的內(nèi)側(cè)設(shè)有軸桿，在另一個(gè)托盤環(huán)狀的凹槽的內(nèi)側(cè)設(shè)有軸孔，軸桿和軸孔之間設(shè)有軸承，軸承為推力軸承或徑向推力組合軸承或角接觸軸承，軸桿從相鄰的