帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品及部分實(shí)例的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品及部分實(shí)例。特征為包括一由多個(gè)部件構(gòu)成的?“C”形環(huán)形缸體，活塞由雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中連桿牽制，在轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)下沿缸體做循環(huán)周轉(zhuǎn)平移。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，低磨損，極限轉(zhuǎn)速高，容積線性正比變化等特性。用于制造計(jì)量泵和流量計(jì)，可實(shí)現(xiàn)微量精密計(jì)量。用于制造液壓泵（馬達(dá)）則流量平穩(wěn)無噪音。自吸性好成本低，可取代齒輪泵（馬達(dá)）、離心自吸泵、潛水泵等。用于消防泵、樓宇供水泵等各類流體輸送泵有壓力高、節(jié)能的特點(diǎn)。用于水利提水泵，濾塵負(fù)壓風(fēng)機(jī)可大幅降低能耗，水力發(fā)電動(dòng)力裝置可提高能源利用率。真空度高，可用于制造真空泵。實(shí)為一種理想化泵結(jié)構(gòu)，應(yīng)用面極廣，市場(chǎng)極其廣闊。
【專利說明】帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品及部分實(shí)例
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明隸屬機(jī)械制造領(lǐng)域，涉及包含一相同構(gòu)造的多種機(jī)械裝置，更具體說是一種能實(shí)現(xiàn)制造簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、流量線性精準(zhǔn)、低磨損長(zhǎng)壽命、體積小效率高等要求，應(yīng)用于容積式泵等產(chǎn)品制造的一種機(jī)械結(jié)構(gòu)及所衍生出的所有相關(guān)產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)各種氣體、液體、等輸送轉(zhuǎn)移、計(jì)量及機(jī)械傳動(dòng)。主要包括液壓泵、液壓馬達(dá)、計(jì)量泵、流量計(jì)、油泵、水泵(尤其是壓力要求高的消防泵和樓宇供水泵)、化工泵、食品泵、氣泵、真空泵、除塵器負(fù)壓風(fēng)機(jī)，甚至水力發(fā)電動(dòng)力裝置等。
【背景技術(shù)】
[0002]由于本發(fā)明是關(guān)于泵等產(chǎn)品一種機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)明，涉及產(chǎn)品種類較多，由于主要結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理相同，恕不一一詳細(xì)說明，現(xiàn)以液壓泵為主，并對(duì)其它相關(guān)產(chǎn)品附帶加以說明。
[0003]理想中的液壓泵其流量應(yīng)與驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速成線性正比，當(dāng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)流量穩(wěn)恒輸出，且無困油現(xiàn)象，可實(shí)現(xiàn)工作平穩(wěn)無噪音，以改良工作環(huán)境。在計(jì)量裝置中可實(shí)現(xiàn)泵與流量計(jì)合二為一(計(jì)量泵)，從而降低裝備制造成本，減輕重量，或提高流量計(jì)計(jì)量精度。理想中的泵還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，體積小，以實(shí)現(xiàn)低成本。理想中的泵還應(yīng)摩擦小，以降低磨損延長(zhǎng)使用壽命。理想中的泵還應(yīng)具有良好的自吸能力，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抽吸，也可用以形成高的真空壓差提高慮塵裝置空氣流量。理想中的泵還應(yīng)具有較高的工作效率，以節(jié)省能源。理想中的泵其轉(zhuǎn)動(dòng)部件應(yīng)結(jié)構(gòu)對(duì)稱平衡，可以高速運(yùn)轉(zhuǎn)而無震動(dòng)和噪音，以降低泵和動(dòng)力裝置的體積和重量。目前實(shí)際使用中的泵，均不能完全擁有上述特點(diǎn)，由于品種繁多，不一一加以說明?，F(xiàn)僅從目前最為經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用面最為廣泛的齒輪泵和葉片式離心(渦流)泵為例予以說明。齒輪泵雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相比其它容積式泵成本相對(duì)較低，但齒輪加工需專用設(shè)備和技術(shù)，加工精度高，因此技術(shù)門檻高；且依靠齒面嚙合密封，嚙合處存在滾動(dòng)和滑動(dòng)摩擦，由于齒面承載工作負(fù)荷因此造成齒面磨損，須施予潤(rùn)滑，不能用于水、食品等流體的輸送；流量脈動(dòng)較大且有困油現(xiàn)象因此工作噪音大，最高轉(zhuǎn)速受制于齒面加工精度；受齒形加工的限制，難以實(shí)現(xiàn)超大流量。葉片式離心(渦流)泵雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也制造容易，成本低磨損小，但自吸能力差，工作壓力低(運(yùn)用于消防泵時(shí)只能通過多級(jí)串聯(lián)的方式提高壓力，增加了成本和體積、重量)，只能依賴高的工作轉(zhuǎn)速予以實(shí)現(xiàn)，不僅提高了對(duì)動(dòng)力裝置的要求，也帶來了額外的能量消耗(功耗與轉(zhuǎn)速的三次方成正比)，效率低，浪費(fèi)能源；且只能單向工作，控制流體流向須通過多路管道和至少4個(gè)閥門，且不能控制流速的大小和截流；雖然葉片式離心(渦流)泵可以通過采取浸入等方式克服自吸能力不足(如潛水泵，但對(duì)動(dòng)力裝置電動(dòng)機(jī)的密封要求高，易發(fā)生受潮損壞和漏電事故)。流量受工作壓力的影響大，呈反比關(guān)系。運(yùn)用于除塵器時(shí)真空度低，能耗大。相比葉片式離心(渦流)泵而言，容積式泵具有工作壓力高，流量穩(wěn)定可控，自吸能力強(qiáng)，可雙向工作，效率高，節(jié)能(功耗與轉(zhuǎn)速線性正比)的優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)有的容積式泵普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難、成本高、磨損大、易卡滯，很難取代葉片式離心(渦流)泵，應(yīng)用范圍受到極大的限制。眾所周知，直線運(yùn)動(dòng)的活塞泵是最簡(jiǎn)單，效率最高，磨損最低，真空度最高的容積式泵，具有流量與活塞運(yùn)動(dòng)速度呈線性正比關(guān)系的優(yōu)良特性，當(dāng)保持活塞移動(dòng)速度恒定不變時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)泵的流量恒定無脈動(dòng)，為理想化的泵。遺憾的是受活塞行程的制約，無法持續(xù)工作。由于動(dòng)力裝置通常以轉(zhuǎn)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)持續(xù)輸出動(dòng)力，目前只能通過曲柄滑塊和凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行直線往復(fù)和圓周轉(zhuǎn)動(dòng)的匹配轉(zhuǎn)換。主要有徑向和軸向柱塞泵等。存在流量脈動(dòng)，易磨損，結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，體積大，振動(dòng)大不能高速運(yùn)轉(zhuǎn)等問題。如將直線運(yùn)動(dòng)的活塞泵(缸體)的軸線由直線變換成始末端重合的圓，此時(shí)缸體為帶有一始末端隔斷的“C”字形圓環(huán)，活塞由圓形轉(zhuǎn)子狀活塞桿驅(qū)動(dòng)沿環(huán)形缸體不斷穿越始末端隔斷連續(xù)循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，即有可能實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)活塞泵的所有優(yōu)良特性。具有環(huán)形缸、活塞、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的泵，根據(jù)活塞越過始末端隔斷的型式，目前主要有伸縮避讓型:如葉片泵(通過偏心形成始末端隔斷)及專利CN90101741閘門式液壓泵(馬達(dá))等，通過活塞徑向伸縮實(shí)現(xiàn)避讓始末端隔斷實(shí)現(xiàn)穿越。其不足之處為活塞磨損大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等。雙泵并聯(lián)互補(bǔ)交錯(cuò)跨越型:如內(nèi)、外齒輪泵等，采用多活塞串聯(lián)結(jié)構(gòu)，兩泵活塞相互嚙合密封，雙泵互補(bǔ)，一個(gè)泵的活塞也為另一泵的始末端隔斷，相互交錯(cuò)接續(xù)跨越，其不足之處為流量脈動(dòng)大，有困油現(xiàn)象，工作噪音大等。活塞自轉(zhuǎn)繞越型:如專利CN201010601531 —種旋轉(zhuǎn)活塞泵，采取多個(gè)扇形活塞由齒輪傳動(dòng)不僅隨轉(zhuǎn)子一道公轉(zhuǎn)，還同時(shí)沿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向同速自轉(zhuǎn)，從而繞過始末端隔斷，其雖然能實(shí)現(xiàn)線性流量，但須至少6個(gè)活塞，7個(gè)齒輪，因此成本極高，且自吸工作狀態(tài)下，活塞從高壓腔轉(zhuǎn)入低壓腔攜帶的空氣體積與泵的有效工作容積之比較大，因此真空度低，自吸性能差。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的泵難以達(dá)到或接近直線運(yùn)動(dòng)活塞泵的理想狀態(tài)。齒輪泵和葉片式離心(渦流)泵以其制造容易成本低而分別在容積和非容積式泵產(chǎn)品中應(yīng)用最廣。如能找到一種結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單制造更容易成本更低的穿越始末端隔斷的方式，創(chuàng)造一種完美體現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)活塞泵所有優(yōu)良特性的新泵種，必將取代齒輪泵和大多數(shù)葉片式離心(渦流)泵，成為泵類等產(chǎn)品的主流，市場(chǎng)前景極其廣闊。并能引發(fā)一系列相關(guān)產(chǎn)品成本、性能的變革。如:其高效率能使采用葉片式離心(渦流)泵結(jié)構(gòu)的除塵負(fù)壓風(fēng)機(jī)，水利提水泵等能耗大大降低；水輪發(fā)電設(shè)備，能源利用率更高等。有著重大的經(jīng)濟(jì)意義和深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]如上所述，現(xiàn)有技術(shù)已通過伸縮避讓，雙泵互補(bǔ)交錯(cuò)跨越，活塞自轉(zhuǎn)繞越等結(jié)構(gòu)，使活塞越過始末端隔斷，實(shí)現(xiàn)了環(huán)形缸體活塞循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)連續(xù)工作。顯然，綜合性能都不理想。而活塞繞圓平移穿越結(jié)構(gòu)目前未有涉足，而要實(shí)現(xiàn)，必須解決活塞的繞圓平移問題。本發(fā)明根據(jù)等速雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中連桿的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，成功解決了這一問題，創(chuàng)造出一種理想化的泵(馬達(dá))等產(chǎn)品結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)以液壓泵為例對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及有益效果加以說明。采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品中液壓泵等主要包括一由多個(gè)部件共同構(gòu)成的圓“C”形環(huán)形缸體，至少兩個(gè)活塞，一個(gè)轉(zhuǎn)子，至少與活塞數(shù)量對(duì)應(yīng)相等的多組雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述活塞與雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中連桿固定連結(jié)。具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相應(yīng)功能有益效果為:
所述圓“C”形環(huán)形缸體由殼體、轉(zhuǎn)子共同構(gòu)成。所述殼體有一圓柱形內(nèi)表面，所述轉(zhuǎn)子包括芯塊和其兩端的側(cè)蓋部分。所述轉(zhuǎn)子芯塊部分為一圓柱體，軸線與殼體內(nèi)圓柱形表面軸線相重合。所述轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分為餅狀圓柱體，位于轉(zhuǎn)子芯塊部分兩側(cè)端部，外圓柱面與殼體內(nèi)圓柱面密閉觸合。殼體與轉(zhuǎn)子因此形成一密閉的圓“O”形環(huán)形缸體。所述殼體其圓柱形內(nèi)表面上還包括一向軸心凸起的始末端隔斷體部分。所述殼體始末端隔斷體部分為一截面呈一段“C”形環(huán)狀的凸起，端部與轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分內(nèi)端面密閉觸合，內(nèi)圓柱面與轉(zhuǎn)子芯塊部分外圓柱面密閉觸合，因此將圓“O”形環(huán)形缸密閉隔斷形成圓“C”形環(huán)形缸體。所述轉(zhuǎn)子芯塊部分沿周向還均布有數(shù)量與活塞數(shù)量相等的圓形截面凹槽。所述活塞為一截面呈近似圓扇形的柱面體結(jié)構(gòu)，軸心處包括一傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)，通過軸心處傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分上與傳動(dòng)軸同徑的圓孔安裝于轉(zhuǎn)子芯塊部分的圓形截面凹槽中，并可沿圓形截面凹槽軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，外圓柱面與圓形截面凹槽內(nèi)圓柱面密閉觸合，端面與轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分內(nèi)端面密閉觸合，位于工作位置時(shí)活塞的外圓柱面與殼體圓柱形內(nèi)表面相切而密閉觸合。從而將環(huán)形缸體分割成兩個(gè)相互密閉的高低壓工作腔。所述殼體始末端隔斷體部分內(nèi)圓柱面截面圓弧的弧長(zhǎng)不小于轉(zhuǎn)子芯塊部分外圓柱面截面圓弧位于圓形截面凹槽槽口部分的弧長(zhǎng)。確保了殼體始末端隔斷體部分在轉(zhuǎn)子芯塊上圓形截面凹槽和活塞經(jīng)過時(shí)始終保持密閉隔斷狀態(tài)，隔斷可靠。所述活塞扇形截面外圓弧弧長(zhǎng)不小于同半徑圓周長(zhǎng)的N分之一(N為扇形柱面體活塞的個(gè)數(shù))。確保了各活塞之間能無縫銜接，交替工作。所述殼體位于始末端隔斷體兩側(cè)的圓柱形內(nèi)表面上開有流體進(jìn)出口。所述轉(zhuǎn)子一側(cè)蓋端面軸心處上還設(shè)有一驅(qū)動(dòng)(輸出)軸。具備了泵等裝置的基本結(jié)構(gòu)和工作要素。所述雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分、連桿和多聯(lián)曲柄；所述連桿位于轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分的外側(cè)，一端通過活塞軸心處傳動(dòng)軸部分外伸端部與活塞固定連接，另一端與多聯(lián)曲柄鉸接。因此，活塞自轉(zhuǎn)狀態(tài)受雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的連桿牽制。所述多聯(lián)曲柄包括多個(gè)曲柄部分，為多個(gè)曲柄的共合體。所述轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分還包括多個(gè)曲柄部分，為另一組多個(gè)曲柄的共合體。因此零件數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊成本低。所述多聯(lián)曲柄，安裝在殼體的端蓋部分上，可沿殼體端蓋平面轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)軸心間距離等于各連桿的有效工作長(zhǎng)度，各曲柄有效工作長(zhǎng)度等于扇形柱面體活塞自轉(zhuǎn)中心與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的距離。因此均為等速雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，連桿和活塞的自轉(zhuǎn)速度為零?；钊虼丝捎赊D(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)沿環(huán)形缸體圓形軸線做循環(huán)平行移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的繞圓旋轉(zhuǎn)平移。當(dāng)采取適當(dāng)?shù)幕钊孛嫘螤顣r(shí)，即可實(shí)現(xiàn)活塞無障礙穿越始末端隔斷體，從圓“C”形環(huán)形缸體的末端返回起始端重復(fù)循環(huán)工作。當(dāng)采用活塞數(shù)量為2的最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)時(shí)，還至少包括一輔助雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其輔助連桿有效工作長(zhǎng)度與其他連桿相同，分別與轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分和多聯(lián)曲柄兩個(gè)曲柄共合體鉸接，并與其他雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保持一恰當(dāng)?shù)南辔唤恰＝鉀Q了傳動(dòng)死點(diǎn)問題，確保在僅有2個(gè)活塞時(shí)也能轉(zhuǎn)動(dòng)順暢?？蓪?shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)化，零件數(shù)量，總體體積、重量最小化，制造成本最低化。
[0006]由其工作和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，活塞在穿越始末端隔斷體時(shí)除工作圓柱面和兩個(gè)端面外的其它外表面與始末端隔斷體可為非接觸狀態(tài)，因此對(duì)其形狀無特殊要求，加工精度要求低。通常為減少真空抽吸時(shí)活塞從高壓腔轉(zhuǎn)入低壓腔攜帶空氣造成的部分氣體回流，提高真空度，應(yīng)盡可能保持其與始末端隔斷體之間的較小的動(dòng)態(tài)縫隙，以最大限度降低無工效回返容積，在無動(dòng)態(tài)縫隙的理想狀態(tài)下，其形狀僅為由兩個(gè)半徑與活塞繞轉(zhuǎn)子軸心旋轉(zhuǎn)半徑相等的內(nèi)圓柱面，一個(gè)與始末端隔斷體內(nèi)圓柱面相切的外圓柱面組成，因此無復(fù)雜加工面，制造簡(jiǎn)單。特別適合粉塵環(huán)境下工作的無油真空泵。為即保持較小縫隙又保持液態(tài)流體流動(dòng)順暢，可在活塞不與殼體接觸的柱面上開有通油槽或端面倒角或油槽，不僅避免了諸如油泵中的困油現(xiàn)象，同時(shí)也避免了活塞由一個(gè)工作腔向另一個(gè)工作腔過渡時(shí)流量的波動(dòng)，確保了任意時(shí)刻流量與驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速都始終保持理想的線性正比關(guān)系。還可采取將始末端隔斷體置于最低部，流體進(jìn)出口的位置高于始末端隔斷體，使泵內(nèi)始終留存一定量的液體，以確保在任意時(shí)刻，始末端隔斷體和活塞等都能完全浸沒于液體中，活塞穿越始末端隔斷體時(shí)只能將液體帶入低壓腔，使氣體不能回流，可實(shí)現(xiàn)極限真空抽吸。
[0007]上述技術(shù)特征，應(yīng)用于不同的產(chǎn)品中，既有共同的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易成本低、磨損低的特點(diǎn)，也有其特有的有益效果:應(yīng)用于液壓泵(馬達(dá))時(shí)還具有工作平穩(wěn)無噪音，結(jié)構(gòu)對(duì)稱平衡轉(zhuǎn)速高體積小的特點(diǎn)，應(yīng)用于流量計(jì)(計(jì)量泵)時(shí)還具有流量轉(zhuǎn)角嚴(yán)格線性正比計(jì)量精度高的特點(diǎn)。應(yīng)用于輸送泵還具有自吸能力好，流量穩(wěn)定，壓力高，高效節(jié)能的特點(diǎn)(消防泵和樓宇自來水輸送泵等)。應(yīng)用于真空泵還具有真空度高(大流量時(shí)可取代離心式除塵負(fù)壓風(fēng)機(jī)，可提高除塵器過濾壓差，提高濾塵效果，高效節(jié)能)的特點(diǎn)，應(yīng)用于水利提水泵節(jié)能意義重大，用于取代水輪機(jī)進(jìn)行水力發(fā)電，可進(jìn)一步提高能源利用率。因此應(yīng)用面極其廣泛，效果及其理想。
[0008]由于采取等速雙曲柄機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，因此工作轉(zhuǎn)速不再受制造精度等限制，理論上轉(zhuǎn)速無極限，可通過高的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)減小自身及驅(qū)動(dòng)裝置的體積和重量。各相互摩擦的密封面的接觸壓力小而穩(wěn)定、不受工作載荷的影響，雙曲柄機(jī)構(gòu)只承擔(dān)維持活塞平行移動(dòng)姿態(tài)的作用，受力只與活塞運(yùn)動(dòng)摩擦阻力有關(guān)，載荷低，因此結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求低、占用體積小、磨損小、損耗低。
[0009]本發(fā)明帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品還通過在其活塞、始末端隔斷體外表面包覆一層密封材料，從而不僅提升了活塞和始末端隔斷體的密封性能，還可通過選擇適當(dāng)?shù)拿芊獠牧虾瓦m當(dāng)?shù)拿芊獠牧虾穸群徒Y(jié)構(gòu)，使相對(duì)滑動(dòng)的密封面間為非剛性接觸，具有一定的防卡滯性能，降低了對(duì)工作介質(zhì)及過濾裝置的要求，擴(kuò)大了容積式泵的應(yīng)用范圍(如水利提水泵和水電站水動(dòng)力裝置等)。還通過在轉(zhuǎn)子端部側(cè)蓋的外圓柱面與殼體內(nèi)圓柱面之間增設(shè)一異形截面的密封圈，截面形狀為由四分之三的圓和兩條與之相切，相互垂直，長(zhǎng)度與圓的半徑相等的直線段構(gòu)成，直線段位于殼體端面和轉(zhuǎn)子側(cè)蓋外圓柱面處，解決了普通密封圈不能解決的環(huán)形工作缸特需的沿圓周方向的密封問題，從而實(shí)現(xiàn)所有相關(guān)部件間的無間隙密封，還具備了良好的截流性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]附圖1為本發(fā)明帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品液壓泵等工作過程分解示意圖。
[0011]附圖2為本發(fā)明帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品液壓泵等結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖3為本發(fā)明帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品中雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]附圖4為本發(fā)明帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品液壓泵等的密封結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖5為本發(fā)明帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品液壓泵等流量特性示意圖。[0015]附圖6為本發(fā)明帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品大流量泵(除塵風(fēng)機(jī)等)的結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品液壓泵等的工作原理及【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說明:
如圖la、圖2可見本發(fā)明實(shí)施例液壓泵主要由殼體(1)，殼體端蓋(3)，始末端隔斷體
(4)，轉(zhuǎn)子芯塊(5)，轉(zhuǎn)子側(cè)蓋(6)、(7)，活塞(8)、(9)，連桿(10)、(11)和多聯(lián)曲柄環(huán)(12)等組成。轉(zhuǎn)子芯塊(5)位于殼體(I)內(nèi)，轉(zhuǎn)子側(cè)蓋(6)、(7)位于轉(zhuǎn)子芯塊(5)兩端，殼體(I)與轉(zhuǎn)子形成一密閉的環(huán)形缸體。始末端隔斷體(4)位于殼體(I)上，構(gòu)成一圓“C”形環(huán)形缸。活塞(8)、(9)位于轉(zhuǎn)子芯塊(5)的兩個(gè)對(duì)稱分布的圓形凹槽中，由轉(zhuǎn)子芯塊(5)兩端的轉(zhuǎn)子側(cè)蓋(6)、(7)固定，并可沿圓形截面凹槽軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，扇形截面外圓弧半徑與轉(zhuǎn)子芯塊(5)圓形截面凹槽的半徑相等，活塞(8)、(9)的外圓柱面與殼體(I)的內(nèi)圓柱面相切，從而分割出相互密閉隔絕的高低壓工作腔。殼體(I)上的流體進(jìn)出口位于始末端隔斷體(4)兩側(cè)，分別與高低壓工作腔相連通?；钊?8)、(9)上的動(dòng)力傳輸由一側(cè)轉(zhuǎn)子側(cè)蓋(6)上的驅(qū)動(dòng)軸完成，從而具備了容積式泵(馬達(dá))的基本結(jié)構(gòu)和基本工作要素。圖1 a?e依次顯示了本發(fā)明實(shí)施例液壓泵中一個(gè)活塞(活塞A)從開始工作到工作結(jié)束的過程，同時(shí)也顯示了另一個(gè)活塞(活塞B)結(jié)束工作后穿越始末端隔斷體回到工作起始端。圖1d顯示始末端隔斷體
(4)內(nèi)圓柱面截面圓弧弧長(zhǎng)大于轉(zhuǎn)子芯塊(5)圓柱體截面外圓圓弧位于圓形截面凹槽缺口部分的弧長(zhǎng)，圖ld、e顯示始末端隔斷體(4)在轉(zhuǎn)子芯塊(5)上的圓形截面凹槽經(jīng)過時(shí)始終密閉隔斷可靠?；钊?8)、(9)非圓柱形表面上開有通油槽(2)，不僅避免了困油現(xiàn)象，還使活塞(8)或(9)在穿越首末端隔斷時(shí)始終保持只在其中一側(cè)工作腔內(nèi)移動(dòng)的狀態(tài)(如圖1c所示)，避免了移動(dòng)中造成所處工作腔容積的額外變化，確保了理論上任意時(shí)刻流量與驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速都始終保持嚴(yán)格的線性正比關(guān)系。其轉(zhuǎn)子角位移/缸容積變化關(guān)系如圖(5)所示。特別適合計(jì)量泵和流量計(jì)的制造(與目前腰形凸輪和橢圓齒輪式結(jié)構(gòu)流量計(jì)相比流量線性精準(zhǔn)，并獨(dú)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本低等特點(diǎn))。采用通油槽結(jié)構(gòu)可以使過渡過程中始末端隔斷體(4)與活塞(8)或(9)之間間隙可以近于零，最大限度的減小液體流動(dòng)阻力和無工效回返空間，使其自吸能力最大化。圖1e顯示活塞的扇形截面外圓弧弧長(zhǎng)大于同半徑圓周長(zhǎng)的二分之一，由圖la、d、e、f可見，兩個(gè)活塞實(shí)現(xiàn)了無縫隙交替接續(xù)的穩(wěn)定工作。由圖2可見，連桿(10)、(11) 一端與活塞(8)、(9)固定連接，另一端通過鉸銷(13)、(14)與多聯(lián)曲柄(12)鉸接。由于整體結(jié)構(gòu)需要，多聯(lián)曲柄(12)采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，多聯(lián)曲柄(12)位于一側(cè)殼體端蓋(3)上，可沿其內(nèi)側(cè)平面轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)圓心與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)圓心間距離e等于連桿(10)、
(11)的有效工作長(zhǎng)度el、e2，多聯(lián)曲柄(12)有效工作長(zhǎng)度L1、L2等于活塞(8)、(9)自轉(zhuǎn)中心與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的距離J1、J2，從而形成了如圖3所示由轉(zhuǎn)子側(cè)蓋(7)和多聯(lián)曲柄(12)兩個(gè)等長(zhǎng)的曲柄一個(gè)連桿(10 )或(11)構(gòu)成的兩組等速雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(兩組機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分曲柄和多聯(lián)曲柄部分曲柄分別組合制造同成一個(gè)零件，同一零件上兩部分位置相差180° )，由于活塞(8)、(9)與連桿(10)、(11)固定連接，從而實(shí)現(xiàn)了如圖1 a?e所示的活塞繞圓平移和穿越循環(huán)工作。由圖2a可見，輔助連桿(20)通過鉸銷(15)與多聯(lián)曲柄鉸接。鉸銷(15)與鉸銷(13)、(14)各相差90°相位角，當(dāng)連桿(10)、(11)處于圖示的死點(diǎn)位置時(shí)，仍能借助輔助連桿(20)接續(xù)傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無障礙連續(xù)傳動(dòng)。
[0017]由圖1、圖2還可見，各零部件均結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，核心零部件僅需普通的車銑磨等加工即可，無需特殊設(shè)備和工裝，一般小型機(jī)械加工企業(yè)都可以直接投產(chǎn)，且零部件數(shù)量少，因此成本低，技術(shù)門檻低。各轉(zhuǎn)動(dòng)部件結(jié)構(gòu)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可做到完全對(duì)稱，因此可以高速運(yùn)轉(zhuǎn)而無振動(dòng)、噪音。傳動(dòng)裝置通過采取密封措施可以和工作部分隔絕開，工作介質(zhì)與潤(rùn)滑劑不再相互影響，可用于制造水泵，食品泵及化工泵等。工作中液體流動(dòng)順暢無紊流損耗，因此效率高，還可以用于粘稠液體和流質(zhì)類液體的輸送。由于容積式泵(馬達(dá))具有效率高的特點(diǎn)，如圖6所示，通過采用板材焊接或鑄造結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)大流量，替代離心式泵應(yīng)用于大型水利提水泵等，可提高工作效率，降低能耗，節(jié)約大量能源；應(yīng)用于旋移活塞式水力馬達(dá)可替代水輪機(jī)進(jìn)行水力發(fā)電可提高能源的利用率；替代離心式風(fēng)機(jī)應(yīng)用于除塵負(fù)壓風(fēng)機(jī)，可降低驅(qū)動(dòng)裝置的功率，從而降低能耗，同時(shí)還能形成更高的真空度，增大過濾裝置工作壓差，從而增加風(fēng)流量。還可以雙向工作，實(shí)現(xiàn)離心泵不能的實(shí)現(xiàn)的工作狀態(tài)，簡(jiǎn)化某些應(yīng)用離心泵裝置的結(jié)構(gòu)，或變更其工作方式，產(chǎn)生意想不到的效果。因此應(yīng)用面極廣。
[0018]如附圖4、圖2 (a)所示，本發(fā)明還通過在所述活塞(8)、(9)外包覆一層密封材料
(16)，始末端隔斷體(4)外表面包覆一層密封材料(17)，從而提升了活塞(8)、(9)和始末端隔斷體(4)的密封性能。通過在轉(zhuǎn)子側(cè)蓋(6)、(7)的外圓柱面與殼體(I)內(nèi)圓柱面之間增設(shè)一異形截面的密封圈(18)、( 19)，截面形狀為由四分之三的圓和兩條與之相切，相互垂直，長(zhǎng)度與圓的半徑相等的直線段構(gòu)成，直線段位于殼體(I)端面和轉(zhuǎn)子側(cè)蓋(6)、(7)外圓柱面處，解決了普通密封圈不能解決的沿圓周方向的密封問題，從而實(shí)現(xiàn)所有相關(guān)運(yùn)動(dòng)部件間無間隙密封。
【權(quán)利要求】
1.帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品及部分實(shí)例，其特征為包括一由多個(gè)部件共同構(gòu)成的圓“C”形環(huán)形缸體，至少兩個(gè)活塞，一個(gè)轉(zhuǎn)子，至少與活塞數(shù)量對(duì)應(yīng)相等的多組雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述活塞與雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中連桿固定連結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品，其特征為:所述圓“C”形環(huán)形缸體由殼體、轉(zhuǎn)子共同構(gòu)成；所述殼體有一圓柱形內(nèi)表面，所述轉(zhuǎn)子包括芯塊和其兩端的側(cè)蓋部分；所述轉(zhuǎn)子芯塊部分為一圓柱體，軸線與殼體內(nèi)圓柱形表面軸線相重合；所述轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分為餅狀圓柱體，位于轉(zhuǎn)子芯塊部分兩側(cè)端部，外圓柱面與殼體內(nèi)圓柱面密閉觸合，一側(cè)側(cè)蓋端面軸心處上還包括一驅(qū)動(dòng)(輸出)軸部分；所述殼體其圓柱形內(nèi)表面上還包括一向軸心凸起的始末端隔斷體部分，位于始末端隔斷體兩側(cè)的圓柱形內(nèi)表面上開有流體進(jìn)出口 ；所述殼體始末端隔斷體部分為一截面呈一段“C”形環(huán)狀的凸起，端部與轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分內(nèi)端面密閉觸合，內(nèi)圓柱面與轉(zhuǎn)子芯塊部分外圓柱面密閉觸合；所述轉(zhuǎn)子芯塊部分沿周向還均布有數(shù)量與活塞數(shù)量相等的圓形截面凹槽；所述殼體始末端隔斷體部分內(nèi)圓柱面截面圓弧的弧長(zhǎng)不小于轉(zhuǎn)子芯塊部分外圓柱面截面圓弧位于圓形截面凹槽槽口部分的弧長(zhǎng)；所述活塞為一截面呈近似圓扇形的柱面體結(jié)構(gòu)，軸心處包括一傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)，通過軸心處傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分上的圓孔安裝于轉(zhuǎn)子芯塊部分的圓形截面凹槽中，并可沿圓形截面凹槽軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，外圓柱面與圓形截面凹槽內(nèi)圓柱面密閉觸合，端面與轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分內(nèi)端面密閉觸合，位于工作位置時(shí)活塞的外圓柱面與殼體圓柱形內(nèi)表面相切而密閉觸合，扇形截面外圓弧弧長(zhǎng)不小于同半徑圓周長(zhǎng)的N分之一(N為扇形柱面體活塞的個(gè)數(shù));所述雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分、連桿和多聯(lián)曲柄；所述連桿位于轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分的外偵牝一端通過活塞軸心處傳動(dòng)軸部分外伸端部與活塞固定連接，另一端與多聯(lián)曲柄鉸接；所述多聯(lián)曲柄包括多個(gè)曲柄部分，為多個(gè)曲柄的共合體；所述轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分還包括多個(gè)曲柄部分，為另一組多個(gè)曲柄的共合體；所述多聯(lián)曲柄，安裝在殼體的端蓋部分上，可沿殼體端蓋內(nèi)平面轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)軸心間距離等于連桿的有效工作長(zhǎng)度，各曲柄有效工作長(zhǎng)度等于扇形柱面體活塞自轉(zhuǎn)中心與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的距離；當(dāng)活塞數(shù)量為2時(shí)，還至少包括一輔助雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其連桿有效工作長(zhǎng)度等于其他連桿，分別與轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分和多聯(lián)曲柄兩個(gè)曲柄共合體鉸接，并與其他雙曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保持一恰當(dāng)?shù)南辔唤恰?br> 3.一種旋移活塞式液壓泵(馬達(dá))，其特征為包括權(quán)利要求1、權(quán)利要求2所述全部技術(shù)特征。
4.一種旋移活塞式流量計(jì)(計(jì)量泵)，包括轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置、量值轉(zhuǎn)換顯示裝置等，其特征為:包括權(quán)利要求1、權(quán)利要求2所述全部技術(shù)特征。
5.一種旋移活塞式流體輸送泵，其特征為包括權(quán)利要求1、權(quán)利要求2所述全部技術(shù)特征。
6.一種旋移活塞式真空泵，其特征為包括權(quán)利要求1、權(quán)利要求2所述全部技術(shù)特征。
7.一種旋移活塞式水力發(fā)電動(dòng)力機(jī),其特征為包括權(quán)利要求1、權(quán)利要求2所述全部技術(shù)特征。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述帶有旋移活塞結(jié)構(gòu)的所有泵類和它類相關(guān)產(chǎn)品，其特征為:所述活塞、始末端隔斷體外表面包覆有一層密封材料；所述轉(zhuǎn)子側(cè)蓋部分的外圓柱面與殼體間有一異形截面的密封圈，所述異形截面的形狀為由四分之三的圓和兩條與之相切，相互垂直，長(zhǎng)度與圓的半徑相等的直線段構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】F04C2/08GK103671087SQ201210329989
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月9日
【發(fā)明者】王五一 申請(qǐng)人:王五一