專利名稱：流體反作用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般說來，本發(fā)明涉及利用升高了壓力的氣體或液體來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)軸輸出的馬達和流體反作用裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及手持的流體驅(qū)動的馬達，當沒有負載時，它有高的扭轉(zhuǎn)力矩和相對較低的轉(zhuǎn)速，并且包括帶有動態(tài)葉片的轉(zhuǎn)子，這些葉片可以相對于該轉(zhuǎn)子運動。
背景技術(shù)：
在本技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)知道流體驅(qū)動的馬達，它們利用壓力升高了的或速度升高了的氣體，比如空氣使一根軸轉(zhuǎn)動，從而可以作功。某些先有技術(shù)的裝置可以追溯到大約1873年，當時正在發(fā)展蒸汽動力系統(tǒng)。一般說來，高速流體驅(qū)動的馬達包括一個固定葉片的轉(zhuǎn)子和一個固定葉片的定子。一個噴嘴把高速空氣引導到該轉(zhuǎn)子的固定葉片上，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這種葉片固定的轉(zhuǎn)子的流體驅(qū)動馬達通常有極高的自由轉(zhuǎn)速，即當沒有負載施加到該馬達上時的轉(zhuǎn)速，特別是當尺寸為手持裝置時是如此。
在本技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)知道許多不同類型的流體馬達，它們采用許多不同的液體和氣體，包括蒸汽，壓縮空氣和水。一種類型的馬達把高速的流體流轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)(動能型)。這些馬達由用于水力發(fā)電站的大型水輪機和飛機噴氣馬達到用于補牙的非常小的牙鉆。透平牙鉆的轉(zhuǎn)速由每分鐘500,000轉(zhuǎn)到每分鐘一百萬轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生非常小的扭轉(zhuǎn)力矩?？繉饬鬟M行多階段的重新導向和多階段膨脹，噴氣引擎通常以大約每分鐘25,000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生高的扭轉(zhuǎn)力矩。
另一種通常類型的馬達利用高壓下的靜止流體產(chǎn)生機械運動(位能型)。這種類型的典型馬達利用對著活塞的壓力產(chǎn)生運動。這種類型馬達的示例包括汽車引擎和蒸汽機車。另一種類型的靜止流體壓力馬達不需要曲柄或類似的機構(gòu)把流體壓力轉(zhuǎn)換成軸的旋轉(zhuǎn)。在這些馬達，常常被稱之為葉片型馬達中，把壓力直接施加到連接到該軸上的葉片上。與以一個固定的面積對著流體壓力的活塞相反，眾所周知的葉片馬達在旋轉(zhuǎn)的半周中面積由零變到最大。
這些依靠流體靜壓的先有技術(shù)轉(zhuǎn)子包括一種有平的葉片的動態(tài)轉(zhuǎn)子，這些葉片滑離開并滑向轉(zhuǎn)子的一個幾何中心。轉(zhuǎn)子不對稱地設置在一個缸體中，使得在缸體中由一個入口到一個出口流動的空氣引起該轉(zhuǎn)子只在一個方向上旋轉(zhuǎn)。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，這些葉片滑離開和滑向轉(zhuǎn)子的一根轉(zhuǎn)動軸線。由于這種滑動平葉片轉(zhuǎn)子與缸體的壁相接觸，所以存在著摩擦，對于一給定的空氣壓力，這種摩擦決定了轉(zhuǎn)子的最大自由轉(zhuǎn)速。在較低的轉(zhuǎn)速下，這種馬達也有比高速空氣馬達相對較高的扭轉(zhuǎn)力矩。
盡管對于許多應用來說這種滑動平葉片轉(zhuǎn)子是有用的，但是某些應用要求在比用平滑動葉片轉(zhuǎn)子所能夠得到的轉(zhuǎn)速更低的轉(zhuǎn)速下有更高的扭轉(zhuǎn)力矩。對輸出軸進行齒輪傳動來得到所要求的轉(zhuǎn)速對于許多應用來說常常是過于復雜或過于昂貴。在幾何形狀上這些滑動葉片也被限制為只能提供一點伸展，以防止在葉片上有過大的剪切應力。另外，平滑動葉片轉(zhuǎn)子要求某種形式的系統(tǒng)使葉片在啟動時，在可以利用離心力維持這些葉片靠著周圍的缸體壁之前伸展離開轉(zhuǎn)子。流體壓力不能自己使葉片張開。最后，這種平滑動葉片轉(zhuǎn)子必須用多個部件制作而成，并且要有嚴格的裝配公差，以確保這些葉片可以在轉(zhuǎn)子的狹縫中有效地滑動。因此，對于一種流體驅(qū)動的馬達或流體反作用裝置仍有需要，這種裝置在低速下有高的扭轉(zhuǎn)力矩，但是，可以足夠容易地制作它，使得易于在經(jīng)濟上可以隨意使用它，并且當啟動該裝置時，它的葉片容易張開。另外，對于不使用齒輪就能在低轉(zhuǎn)速下得到高扭轉(zhuǎn)力矩的流體反作用裝置有需求。
下面的先有技術(shù)反映了本申請人所知道的技術(shù)狀態(tài)，并被包括在這里，以便盡申請人公布相關(guān)的先有技術(shù)的義務。然而，請注意，當以任何可能的組合形式考慮時，這些先有技術(shù)的裝置中沒有一個直接了當?shù)爻尸F(xiàn)出，或明顯地提供出與本發(fā)明有連系，特別是如在后面權(quán)利要求所述的那樣。發(fā)明人 專利號 授權(quán)時間Schmitz263,814 1882.9.5.Swisher，等1,999,4881935.4.30.Wiseman2,017,8811935.10.22.Roelke 2,025,7791935.12.31.Monnier，等2,128,1571938.8.23.B1air 2,135,9331938.1 1.8.Smith 2,226,1451940.12.24.Goldenberg 2,300,8281942.11.3.Shotton2,315,0161943.3.30.Greenberg 2,328,2701943.8.31.Wiseman2,789,3521957.4.23.McFadden Re.24,3911957.11.12.Kem2,937,4441960.5.24.Wiseman3,163,9341965.1.5.Winkler3,192,9221965.7.6.Hoffmeister，等3,229,3691966.1.18.Brehm，等 3,421,22419691.14.Smith 3,510,2291970.5.5.Graham 3,727,3131973.4.17.Brahler3,740,8531973.6.26.Booth 3,855,7041974.12.24.Campagnuolo，等3,856,4321974.12.24.Killick3,877,5741975.4.15.Balson 3,955,2841976.5.11.Danne，等 3,987,5501976.10.26.F1atland 4,053,9831977.10.18.Gritter4,171,5711979.10.23.Girard 4,182,0411980.1.8.Lewis 4,248,5891981.2.3.Warden，等 4,259,0711981.3.3 1.Melcher4,261,5361981.4.14.Warden，等 4,266,9331981.5.12.Bailey 4,365,9561982.12.28.Karden 4,465,4431984.8.14.Geller 4,693,8711987.9.15.Buse 4,767,2771988.8.30.Choisser 4,795,3431989.1.3.Choisser 4,842,5161989.6.27.Stefanini 4,863,3441989.9.5.Moreschini 4,929,1801990.5.29.Kimura 4,941,8281990.7.17.Huang5,020,9941991.6.4.Witherby 5,028,2331991.7.2.Falcon，等 5,040,9781991.8.2 0.Rosenberg5,062,7961991.11.5.Bailey 5,094,6151992.3.10.Butler 5,120,2201992.6.9.Bailey 5,156,5471992.10.20.
外國專利文件文件號 日期 姓名 細分類分類申請日期DE646,193 1937.6.Dürhager 30b 202 1937.5.NZ102，433 1951.5.Callaghan433 132GB2.209.284-A 1989.5.Kalsha A61C 1/051988.7.
其它先有技術(shù)(包括作者，題目，日期，有關(guān)的頁數(shù)，等)Lewis，對口腔安全的可廢棄的手持件的廣告，牙醫(yī)學今日貿(mào)易雜志(Advertisement for Oralsafe Disposable Handpiece，Dentistry Today TradeJournal)，1992年8月，整個廣告。
Denticator，宣傳產(chǎn)品的小冊子，1990年，整個小冊子。
Oralsafe，口腔安全用的可廢棄易處理的手持件的廣告，牙醫(yī)學今日貿(mào)易雜志(Advertisement fbr Oralsafe Disposable Handpiece，Dentistry Today TradeJournal)，1992年8月，整個廣告。
SmartPractice，一種聰明的角部預防角形件的廣告(Advertisement for aSmart angle-prophy angle)，整個廣告。
牙科產(chǎn)品報告，＂可廢棄的手持件＂(disposable Handpiece)，1992年11月，96頁。
多種牙科供應有限公司，可廢棄的高速手持件的廣告(Advertisement forDisposable High Speed Handpieces)，整個廣告。
牙科衛(wèi)生保健雜志(The National Magazine for Dental hygieneProfessionals)，產(chǎn)品報告，＂預防蓋帽＂(Prophy cups)，1992年1月，38頁。
牙科產(chǎn)品報告，新產(chǎn)品，＂預防蓋帽＂(Prophy Cups)，1992年1月，30頁。
Oralsafe，對口腔安全的可廢棄的手持件的廣告，阻生牙，牙醫(yī)學院新聞雜志(Impact，The Newsmagazine of the Academy of General Dentistry)，1992年12月，整個廣告。
屬于Smith的專利公開了一種帶有一個葉輪的單程泵，該葉輪有通過一可變形的腹板部連接到該葉輪上的葉片，此腹板部使葉片在一個方向上作樞軸轉(zhuǎn)動，而在另一個方向上不能轉(zhuǎn)動。由于幾個原因，本發(fā)明與Smith存在有區(qū)別。特別是，對于一根輸出軸提供軸動力，而不是通過一個系統(tǒng)泵送流體。另外，本發(fā)明的葉片與缸體的壁相接觸，并且，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子在它所在的缸體中被偏置。
屬于Stefanini的專利公開了一種有葉輪葉片的離心泵，這些葉片在兩個極端的位置之間作樞軸旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明與Stefanini所公布的泵的區(qū)別在于，特別是，本發(fā)明提供了一產(chǎn)生軸旋轉(zhuǎn)的流體反作用裝置，而不是流體的泵送。另外，本發(fā)明的葉片與圍繞著這些葉片的缸體壁相接觸，并使本發(fā)明的轉(zhuǎn)子相對于它在其中旋轉(zhuǎn)的缸體的中心取向成偏置的狀態(tài)。
其它先有技術(shù)與本發(fā)明的區(qū)別比上面專門提出的先有技術(shù)甚至更明顯。
本發(fā)明概述本發(fā)明的流體反作用裝置利用流體，比如高壓下的空氣使一軸旋轉(zhuǎn)，并作有用功。該裝置包括一個轉(zhuǎn)子，它帶有由它伸展出的多個葉片。該轉(zhuǎn)子被連接到一根輸出軸上。把該轉(zhuǎn)子支承在一個腔室中，該腔室容許轉(zhuǎn)子在其中旋轉(zhuǎn)。入口和出口穿進該腔室中，使得高壓下的流體可以進入該腔室，并且使壓力降低了的流體可以流出該腔室。把這些入口與壓力升高了的流體源相連接。
把轉(zhuǎn)子支承成使得該轉(zhuǎn)子的一轉(zhuǎn)動軸線離開腔室的對稱中心軸線。這樣，在該腔室中把該轉(zhuǎn)子取向成偏心的。把該轉(zhuǎn)子的葉片可作樞軸轉(zhuǎn)動地裝到轉(zhuǎn)子上，使得這些葉片可以永遠與腔室壁相接觸，這是靠當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時葉片離開或朝向該轉(zhuǎn)子作樞軸轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)的。作樞軸轉(zhuǎn)動的葉片使流體不能繞過轉(zhuǎn)子流動，而不使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。作樞軸轉(zhuǎn)動的葉片也對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生摩擦力，作為一個調(diào)速機構(gòu)使該轉(zhuǎn)子保持不超過該裝置的最大自由速度。作樞軸轉(zhuǎn)動的葉片在任何時侯都被完全暴露給驅(qū)動流體，使得對于高能流體的一反作用表面達到最大。作樞軸轉(zhuǎn)動的葉片為轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子的一側(cè)提供了比在轉(zhuǎn)子的相對的一側(cè)較大的半徑。這一差別增加了轉(zhuǎn)子施加到輸出軸上的扭轉(zhuǎn)力矩。
在本發(fā)明的一個形式中，入口和出口在它的一端進入該腔室，基本上平行于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線。在這種形式下，進入的流體和排出的流體不需要繞著該腔室的管道，使得該腔室的寬度可以減小。因此，可以減小支承該腔室的殼體的外部寬度。
工業(yè)上的可應用性本發(fā)明在工業(yè)上的可應用性將通過對本發(fā)明的下面的目的的討論得到證明。
因此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種流體反作用裝置，它有低速和高扭轉(zhuǎn)力矩的特點。
本發(fā)明的另一目的是提供一種流體反作用裝置，它包括一個轉(zhuǎn)子，升高了的氣壓使得此轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，它可以自己啟動。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，它有一個由低成本的容易進行機械加工的材料制成的轉(zhuǎn)子。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，它由可注塑的塑料材料制成。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，它可以產(chǎn)生沒有轉(zhuǎn)動的扭轉(zhuǎn)力矩。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，它很容易制作和組裝。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，它有一個帶葉片的轉(zhuǎn)子，這些葉片與環(huán)繞腔室的壁相接觸，而對這些葉片不要求嚴格的尺寸公差。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，它有一個帶葉片的轉(zhuǎn)子，這些葉片相對于轉(zhuǎn)子的一主體作樞軸轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，靠防止在其中所采用的驅(qū)動流體的明顯的絕熱膨脹，它使冷卻降到最小。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，它有一個帶一主體，多個折葉和多個葉片的轉(zhuǎn)子，這些部件既可以一起整體地制造而成，也可以分開制造。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，它有一個帶葉片的轉(zhuǎn)子，這些葉片有鄰近轉(zhuǎn)子的主體的一第一位置和離開轉(zhuǎn)子的主體的一第二位置，把它們制作成朝向第二位置偏置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，當沒有負載并以恒定的流體壓差提供動力時，它有基本上不變的自由轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明的又一目的是提供另一種空氣馬達，它與特點為帶有一沿徑向滑動的葉片的轉(zhuǎn)子的空氣馬達不同，它具有一種流體反作用裝置，其特點為且有一個帶有作樞軸轉(zhuǎn)動的葉片的轉(zhuǎn)子。
本發(fā)明的又一目的是提供一種裝置，它可以以足夠經(jīng)濟的方式被制作出來，使得在有限的使用之后容易處置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，它的重量輕，并可以被握在使用者的手中。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，它提供高功率和高扭轉(zhuǎn)力矩，而直徑小。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流體反作用裝置，它有一個在腔室中偏置的轉(zhuǎn)子，以便增加該轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩。
由第一優(yōu)點看來，本發(fā)明的目的是提供一種流體反作用裝置，它接受流體作為輸入，并有一根旋轉(zhuǎn)的軸作為輸出，它以組合的方式包括一個轉(zhuǎn)子，它包括一個基本上剛硬的主體，多個葉片，以及把所述葉片可作樞軸轉(zhuǎn)動地裝到所述主體上的裝置；一個中空的腔室，所述腔室包括使流體進入所述腔室的裝置，把流體由所述腔室排放出的裝置，以及把所述轉(zhuǎn)子的所運主體可旋轉(zhuǎn)地支承在所述腔室中的裝置；以及一根輸出軸，它連接到所述轉(zhuǎn)子上，當流體進入所述腔室中時，使得所述軸旋轉(zhuǎn)。
由第二優(yōu)點看來，本發(fā)明的目的是提供一種方法，用來利用流體使一根軸旋轉(zhuǎn)，它包括如下步驟制作一個包括一個主體和多個葉片的轉(zhuǎn)子，通過一個折葉把每個葉片連接到主體上，該折葉使得每個所述葉片關(guān)于主體在一第一折疊起來的位置與一第二伸展開的位置之間作樞軸轉(zhuǎn)動，把該轉(zhuǎn)子裝到一個中空的腔室中，設置一個穿進該腔室的流入流體的口，設置一個穿進該腔室的流出流體的口，把該轉(zhuǎn)子連接到由轉(zhuǎn)子收回轉(zhuǎn)動能量的一個裝置上，把流入流體的口連接到一個流體源上，以及引導流體由該流體源經(jīng)過流入流體的口，并與轉(zhuǎn)子的葉片相接觸，使得該轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
由第三優(yōu)點看來，本發(fā)明的目的是提供一種流體反作用裝置，它有一速度基本上不變的轉(zhuǎn)動輸出，它以組合的方式包括一個轉(zhuǎn)子，它有一個主體；多個葉片；在所述主體與所述葉片之間的折葉裝置，折葉裝置使所述葉片在一第一位置與一第二位置之間作樞軸轉(zhuǎn)動；一個圍繞著所述轉(zhuǎn)子的壁，所述第一位置由鄰近所述主體的折疊起來的所述葉片來確定，以所述葉片的一部分靠著所述壁，所述第二位置由作樞軸轉(zhuǎn)動離開所述主體的所述葉片來確定，以所述葉片的一部分靠著所述壁；一個穿透所述壁連接到一個流體源上的入口，和一個穿透所述壁的出口。
由第四優(yōu)點看來，本發(fā)明的目的是提供一種流體反作用裝置，用來把升高了能量的驅(qū)動流體轉(zhuǎn)換成較低能量的驅(qū)動流體和旋轉(zhuǎn)功率輸出，它以組合的方式包括一個腔室，它有一個流體入口和一個流體出口；一個轉(zhuǎn)子；把所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地支承在所述腔室中的裝置；以及多個裝到所述轉(zhuǎn)子上的葉片，它們由所述轉(zhuǎn)子伸展，所述葉片包括永遠暴露給驅(qū)動流體的表面。當與附圖聯(lián)系起來考慮下面的詳細描述時，將會使這些和其它目的變得更加明顯。
附圖的簡要描述

圖1為組裝起來的本發(fā)明的流體反作用裝置的透視圖；圖2為本發(fā)明的部件分解透視圖，多個部件按照組裝的次序被分開；圖3為圖1所示的裝置的透視圖，其一些部分未被示出，以便顯示其內(nèi)部的細節(jié)，比如流體如何流過該裝置；圖4為沿著圖3的4-4線所截取的剖面圖；圖5為沿著圖3的5-5線所截取的剖面圖；圖6為圖4中所示的裝置的另一實施例；圖7為圖5中所示的裝置的另一實施例；圖8為本發(fā)明的一插入部分的側(cè)視圖；圖9為本發(fā)明的插入部分的后視圖；圖10為本發(fā)明的插入部分的前視圖；圖11為本發(fā)明的插入部分的相對的視圖；圖12為本發(fā)明的一殼體部分的頂視圖；圖13為圖12中所示的殼體部分的后視圖；圖14為圖12中所示的殼體部分的前視圖；圖15為本發(fā)明的一轉(zhuǎn)子部分的側(cè)視圖；圖16為圖15中所示的轉(zhuǎn)子部分的一部分的前視圖；圖17為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的透視圖。
實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式參見附圖所示，在所有不同的附圖中，相同的參考標號表示相同的部件，參考標號10表示一個流體反作用裝置。裝置10(見圖1)接受沿著箭頭A經(jīng)過一入口段30的高壓流體，并接受沿著箭頭D經(jīng)過一出口段40的排放流體。高壓流體以一種使一連接到一轉(zhuǎn)子90上的一根輸出軸97旋轉(zhuǎn)的方式到達轉(zhuǎn)子90(見圖2)。
參見圖1至3，裝置10大致包括以下部件。把入口段30和出口段40以允許高壓流體經(jīng)過該入口段30和出口段40流進和流出殼體50的方式連接到殼體50上。把一個插入件70嵌插在殼體50的內(nèi)部。插入件70包括一個缸體72，此缸體具有從其中穿過的入口74和出口76。插入件70的尺寸設置成比殼體50的內(nèi)部要小，使得一高壓腔室80和一低壓腔室82在該插入件70與殼體50之間伸展(見圖5)。一第一分隔壁66和第二分隔壁68把高壓腔室80和低壓腔室82分隔開。
把轉(zhuǎn)子90可轉(zhuǎn)動地支承在插入件70的缸體72中。缸體72提供了一個內(nèi)腔，用來在該裝置10中支承轉(zhuǎn)子90。轉(zhuǎn)子90包括多個葉片92，它們由轉(zhuǎn)子90可作樞軸轉(zhuǎn)動地支承著，從而這些葉片92可以在鄰近轉(zhuǎn)子90的一第一位置與一個作樞軸轉(zhuǎn)動離開轉(zhuǎn)子90的第二位置之間作樞軸轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子90以旋轉(zhuǎn)軸線M(見圖13和15)偏離開缸體72的中心軸線N(見圖9)的方式取向。軸線M與軸線N之間的這一偏離使得當轉(zhuǎn)子90按照箭頭E旋轉(zhuǎn)時，葉片92可以在第一位置與第二位置之間作樞軸轉(zhuǎn)動。
沿著箭頭A流經(jīng)入口段30的高壓流體有進入高壓腔室80和入口74的通道。當高壓流體經(jīng)過入口74進入缸體72時，使轉(zhuǎn)子90按照箭頭E旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子90的旋轉(zhuǎn)又使得輸出軸97旋轉(zhuǎn)，以作有用功。在高壓流體的壓力減小的同時，其流經(jīng)出口76和低壓腔室82，隨后，沿著箭頭D由出口段40排放出。一個蓋帽2裝接到殼體50的與支承著入口段30和出口段40的后端54相對的輸出端56上。該蓋帽把插入件70和轉(zhuǎn)子90固定在殼體50中，同時支承著輸出軸97和以沿著旋轉(zhuǎn)軸線M的取向安裝著轉(zhuǎn)子90。
更具體地說，參考著圖1至4和圖10至12描述入口段30和出口段40的細節(jié)。入口段30最好為一中空的圓柱形管道，它離開殼體50的后端54垂直地伸展出一段短的距離。入口段30包括一基本上為圓柱形的外部32和一基本上為圓柱形的內(nèi)部36。入口段30與殼體50的后端54隔開的一個頂部34伸展到鄰近殼體50的后端54的一個根部38。
殼體50的內(nèi)部包括一個入口壁60，它基本上平行于殼體50的后端54，并與該后端隔開一定距離。一個流入通道62在鄰近入口段30的根部38的一個位置穿過入口壁60和后端54。
根部38包括一個鄰近入口段30的內(nèi)部36的入口孔39。入口孔39直接靠近流入通道62，并在入口段30的內(nèi)部36與殼體50的內(nèi)部之間提供進入通道。
出口段40為一中空的圓柱形管道，它由殼體50的后端54基本上垂直地伸展。出口段40包括一個與圓柱形的內(nèi)表面46同圓心的圓柱形的外表面42。出口段40由遠離后端54的一個端部44伸展到鄰近后端54的一個基座部48。
一個出口孔49形成了最靠近出口段40的基座部48的內(nèi)表面46的一部分。出口孔49直接鄰近穿過入口壁60的返回通道64，該返回通道鄰近流入通道62。最好，出口段40的內(nèi)表面46和外表面42的直徑比入口段30的內(nèi)部36和外部32大。這種尺寸上的不同有助于使得在出口段40中的回流壓力達到最低，從而提高該裝置10的性能。
最好，一個阻擋件45在入口段30與出口段40之間伸展，把外部32連接到外表面42上。阻擋件45對使用者提供了一個指示，指示出什么時侯位于入口段30或出口段40上的高壓流體軟管已經(jīng)足夠地滑過入口段30或出口段40，把該軟管嚙合到入口段30或出口段40上?？梢园讶肟诙?0連接到任何流體源上，該流體源包括可壓縮流體和不可壓縮流體、高壓流體和低壓流體，以及高速流體和低速流體。然而，最好，把入口段30連接到一臺空氣壓縮機上，使得通過入口段30把壓縮空氣供應到裝置10中。既可以使出口段40保持打開的狀態(tài)，把壓縮空氣排放到周圍環(huán)境中，也可以有一根管子連接到其上，以引導空氣流出該裝置10，到達一個遠處的位置。另外，可以把出口段40連接到一個真空源，把流體由裝置中抽出。另外，可以利用升高壓力的流體和真空的組合，提供一種＂推-拉＂系統(tǒng)。最好，入口段30和出口段40與殼體50整體地制作而成。另外，可以通過采用一種粘合劑或其它的緊固件把入口段30和出口段40連接到殼體50上。
參考著圖1至6和圖10至12描述殼體50的細節(jié)。殼體50本質(zhì)上為一個大致圓柱形的結(jié)構(gòu)，它有一個外圓柱形壁52和一個內(nèi)圓柱形壁58。殼體50由后端54伸展到一個輸出端56。靠近輸出端56，殼體50包括一個階梯55，在此處外圓柱形壁52向下有一個階躍，達到一個直徑減小了的有螺紋的部分57，該螺紋部分在階梯55與輸出端56之間伸展。把螺紋57的構(gòu)形做成可以以螺紋在其上面接受蓋帽2。內(nèi)圓柱形壁58由輸出端56伸展到入口壁60，同時保持一個基本上圓形的截面。入口壁60包括在分別與進入孔39和出口孔49相對應的位置從中穿過的流入通道62和返回通道64。
內(nèi)圓柱形壁58在它的鄰近插入件70的出口76所在的部位包括一個槽口65。這一槽口65對于由缸體72流出的流體提供了額外的橫截面，使得在裝置10的運行過程中不會建立起任何反向的壓力。槽口65使內(nèi)圓柱形壁58的半徑稍微增加，增加大約內(nèi)圓柱形壁58的十分之一。最好，槽口65由后端54伸展到該內(nèi)圓柱形壁58的輸出端56，為的是容易制作槽口65。另外，可以只在鄰近出口76的特定位置處設置槽口65。
設置有一第一分隔壁66和一第二分隔壁68，它們由內(nèi)圓柱形壁58朝著殼體50的一個幾何中心伸展，由入口壁60到殼體50的輸出端56。第一分隔壁66和第二分隔壁68最好伸展到一個與殼體50的內(nèi)圓柱形壁58的直徑與插入件70的直徑之間的差值類似的一個高度。這樣，分隔壁66，68在殼體50中緊密地支承著插入件70，同時提供鄰近第二分隔壁68的高壓腔室80和鄰近第一分隔壁66的低壓腔室82。
分隔壁66，68防止流體在高壓腔室80與低壓腔室82之間流過。一個定位突起69位于內(nèi)圓柱形壁58與入口壁60之間在由分隔壁66，68旋轉(zhuǎn)大約180度的一個位置處的一個連接部位。定位突起69只稍微離開入口壁60就伸展，當把它放置在插入件70的一個狹縫61中時，幫助插入件70在殼體50中在轉(zhuǎn)動方向上適當?shù)囟ㄎ弧?br> 如圖5所示，內(nèi)圓柱形壁58在它的與分隔壁66，68相對著的一個月牙形凹槽67處可以稍微向里凹，以使插入件70進一步地被牢固地固定在殼體50中。月牙形凹槽67的曲率半徑與插入件70的曲率半徑相匹配，并使得在外圓柱形壁52與內(nèi)圓柱形壁58之間的殼體50的厚度稍微被減小。另外，如圖12所示，可以使內(nèi)圓柱形壁58的截面基本上為圓形的。
現(xiàn)在參見圖2到9，描述插入件70的細節(jié)。插入件70最好為一個基本上圓柱形的中空結(jié)構(gòu)，其尺寸設置成可以嵌套在殼體50的內(nèi)部。插入件70在其內(nèi)部包括一個缸體72，該缸體的截面基本上為圓形的。插入件70由被構(gòu)成位于鄰近殼體50的入口壁60的一個端壁88伸展到與端壁88相對的開口端86。開口端86在其上包括一個環(huán)形臺84，在基本上垂直于缸體72的中心軸線N的一個平面中，該環(huán)形臺由開口端86在徑向上向外伸展。該環(huán)形臺在它的下部有一個突出部73，該突出部的形狀與殼體50在輸出端56的形狀相適合。因此，這一突起部73把分隔壁66，68的端部蓋住。一個由端壁88伸展到開口端86的缸體壁78形成了在插入件70中的缸體72。
多個入口74穿過插入件70，并進入到缸體72中。這些入口74位于插入件70的一側(cè)，使得它們在缸體72與殼體50中的高壓腔室80之間提供流體連通。這一高壓腔室80還設置成與進入通道62和入口壁60的流體連通，從而使流經(jīng)入口段30的氣壓升高了的流體具有經(jīng)過入口74而進入到缸體72內(nèi)的流體通道。最好，沿著基本上平行于缸體72的中心軸線N的一根線設置這些入口74。這些入口74可以位于在開口端86與端壁88之間的各種不同的位置。最好，這些入口74基本上位于開口端86與端壁88之間的中間部位。
多個出口76穿過插入件70，并進入到缸體72中，這些出口位于插入件70的與入口74相對著的一側(cè)。出口76的位置使得當插入件70被放置到殼體50中時，這些出口76與低壓腔室82流體上連通。低壓腔室80被設置成與出口段40在流體上連通，從而經(jīng)過出口76流出缸體72的氣體流體可以經(jīng)過出口段40排出殼體50。最好，沿著基本上平行于中心軸線N的一根線設置這些出口76，并且，其位于端壁88與開口端86之間的中間部位。
參見圖5，詳細地描述入口74和出口76的尺寸和位置。首先，注意在缸體72的一基本上底部死點的中心部位處的密封點SP的位置。由密封點SP逆時針方向大約15度開始有這些入口74(圖5)。這些入口74最好伸展大約30度。出口76最好在離開密封點SP60度處的一個位置結(jié)束。入口74的終止而出口76的開始它們之間最好大約為1 80度。盡管這些入口74和出口76的構(gòu)形被證明是優(yōu)選的，但是也可以有效地采用在各種不同的開口74，76的相對位置上的入口74和出口76的各種不同的尺寸。
在轉(zhuǎn)子90的與密封點SP相對的一側(cè)上入口74和出口76離開得足夠開，以確保入口74和出口76決不會發(fā)生彼此直接的流體連通。這一特點可以通過把入口74和出口76設置成在角度上離開一個不少于360度除以葉片92的數(shù)目的距離來實現(xiàn)。這保證了入口74和出口76決不會出現(xiàn)在它們之間沒有一個葉片92的直接連通。最好，一旦一個葉片92的頂部95通過入口74的一端，下一個葉片92的頂部95正好通過出口76的開始處。這樣，氣體流體的壓縮和膨脹被減到最小，而在缸體72中的熱力學加熱和冷卻效應被減到最小。最好，入口74在足夠靠近密封點SP的位置開始，以防止當該葉片92逆時針方向旋轉(zhuǎn)離開密封點SP時(圖5)，在葉片92的后面形成一明顯數(shù)量的真空。
插入件70的端壁88包括一設在其上的端壁分隔壁81，該分隔壁朝向入口壁60伸展。端壁分隔壁81包括一第一腿部83，它被設置成位于鄰近第一分隔壁66的位置，并包括一第二腿部85，它被設置成鄰近于第二分隔壁68。在端壁分隔壁81中形成有鄰近定位突起69的狹縫61。狹縫61把定位突起69容納在其中，以防止插入件70在殼體50內(nèi)旋轉(zhuǎn)。端壁分隔壁81與入口壁60相接觸。因此，分隔壁81防止了氣體流體繞著插入件70的端壁88在高壓腔室80與低壓腔室82之間流過。
缸體72在它的靠近端壁88的部分包括一個支承座89。支承座89為一個基本上圓柱形的凹部，其幾何中心稍微偏離開插入件70的中心軸線N。最好，支承座89的位置使得當插入件70被放置在殼體50中時，支承座89的幾何中心沿著殼體50的幾何中心線取向。支承座89幫助把轉(zhuǎn)子90支承在缸體72中，如下面將描述的那樣。
現(xiàn)在參見圖2至5和圖13至15來描述轉(zhuǎn)子90的細節(jié)。轉(zhuǎn)子90的尺寸設置成其嵌套在插入件72的缸體72中，并包括一個基本上剛硬的主體24和多個葉片92，這些葉片可作樞軸轉(zhuǎn)動地裝接到轉(zhuǎn)子90的主體24上。轉(zhuǎn)子90最好有一個中空的芯91，其在轉(zhuǎn)子90的一個輪轂端22與轉(zhuǎn)子90的一個輸出端99之間伸展。芯91可以容納一根整個地穿過它的輸出軸97，使得輸出軸97形成一個由轉(zhuǎn)子90的輪轂端22稍微伸展出的輪轂20，并由輸出軸99伸展出，用來連接到其它旋轉(zhuǎn)軸或其它輸出裝置上。
最好，輸出軸97由一種比制作轉(zhuǎn)子90的主體24和葉片92的材料顯示出更高硬度的材料制成。這樣，輸出軸97用作一根主干，防止轉(zhuǎn)子90在輪轂端22與輸出端99之間彎曲。例如，主體24和葉片92可以用一種塑料，比如碳氫高聚物制成，而輸出軸97可以用鋼制成。另外，軸97可以由與主體24和葉片92相同的材料整體地制成。
主體24圍繞著芯91，并包括多個由主體24向外伸展的支柱93。這些支柱93最好沿著基本上與轉(zhuǎn)子90的芯91相切的線伸展。每個支柱93在它遠離主體24的一端，在其上支承著一個葉片92的一個尾部上包括一個折葉94。在每個支柱93之間設有一個凹部26，該凹部的形狀最好這樣制成當把足夠的作用力施加到葉片92上使葉片92關(guān)于折葉94作樞軸轉(zhuǎn)動時，容許葉片92之一被容納在一個相鄰的凹部26中。
這些葉片92包括一朝前的表面96，該表面是弧形的，其曲率半徑類似于在轉(zhuǎn)子90的旋轉(zhuǎn)軸線M與離開芯9 1最遠的那個支柱93的端部之間轉(zhuǎn)子90的半徑。凹部26足夠地深，使葉片92可以向下作樞軸轉(zhuǎn)動完全進入凹部26，使得當每個葉片92的與朝前的表面96相對的一個朝后的表面98鄰近在凹部26中的主體24時，葉片92的任何部分都不超過支柱93。當所有這些葉片92縮回到轉(zhuǎn)子90的凹部26中時，轉(zhuǎn)子90呈現(xiàn)出基本上圓形的截面。
每個葉片92有一個完全在凹部26中的第一位置和一作樞軸轉(zhuǎn)動沿著箭頭F由凹部26出來的第二位置，所作樞軸轉(zhuǎn)動的量的大小是保持葉片92的遠離開折葉94的頂部95與缸體壁78相接觸所必須的。缸體72的直徑最好比當葉片92處于第二位置時被葉片92的頂部95所劃出的圓的直徑要小，使得葉片92可以保持與缸體壁78相接觸。
折葉94最好被偏置成使得當沒有施加作用力迫使葉片92進入凹部26中時，葉片92可以由凹部26中伸展出。當制作轉(zhuǎn)子90時，最好把這種偏置設置到轉(zhuǎn)子90中。制作轉(zhuǎn)子90的一種方法是通過注塑一種有機的高聚物材料，其中在一個注塑模具中作為一個單一的整體同時制作出葉片92和主體24?？刻峁┰撃＞叩囊粋€足夠薄的部分，制作出折葉94，使形成轉(zhuǎn)子90的材料可以彎曲。這種制造方法大大降低了裝置10的成本和復雜性，使得此裝置對于使用者來說更經(jīng)濟，以至在一次使用之后就可把裝置10扔掉。例如醫(yī)務人員可以在外科手術(shù)的環(huán)境中使用這樣的馬達，隨后把它扔掉，排除由于再使用帶來的污染。
把模具的形狀做成使得葉片92的自然位置由凹部26伸展出，但是把模具的形狀做成對凹部26提供的尺寸和形狀容許葉片92可以樞軸轉(zhuǎn)動到一個相鄰的凹部26中，而不會伸展超出支柱93。這樣，每個葉片92為有效地＂裝有彈簧＂(即，帶有記憶地設置)永遠企圖縮回離開該凹部26。最好以類似于第二位置的一種靜止位置制作出葉片92。葉片92的朝向第二位置的這種偏置有助于確保特別是在啟動過程中當沒有離心力作用到葉片92上時，這些葉片92保持與缸體壁78相接觸。盡管把葉片92偏置是可取的，但是沒有偏置轉(zhuǎn)子90也可以自己啟動。
特別地參見圖16，可以把轉(zhuǎn)子90看作為一個在徑向上對稱的截面不變的結(jié)構(gòu)。在截面上看，轉(zhuǎn)子90最好包括四個相同的區(qū)域，每個區(qū)域都包括一個葉片92。然而，也可以包括另外的區(qū)域。當把葉片92對著主體24折疊時，轉(zhuǎn)子90在截面上為圓形。每個葉片92可以另外用一個徑向上的切口21制作出來，該切口由頂部95伸展，部分地朝向芯部91，跟著有一個割線的切口23。割線的切口23由徑向切口21的一內(nèi)端伸展到剛好離開材料的表面27很近的一個位置，使得在割線的切口23與表面27之間保留下來的材料可以變形，而提供折葉94。鄰近折葉94的割線切口23被稍微地加寬，以形成一個折葉釋放區(qū)域25。這一區(qū)域25幫助容許葉片92整個地彎進凹部26中，并對密封點SP(見圖4)提供一個圓形的表面27，這樣，不管轉(zhuǎn)子90的轉(zhuǎn)動取向如何，都將保持與缸體壁78相接觸。
每個葉片92都有一個質(zhì)心CM，此質(zhì)心對作用力有影響，靠此作用力葉片92朝向缸體壁78?？梢匀缢蟮哪菢诱{(diào)整質(zhì)心CM的位置，以使轉(zhuǎn)子90的自由轉(zhuǎn)速改變。例如，可以改變?nèi)~片92的幾何形狀或重量，比如在制造過程中可以把較高密度材料加到葉片92的一些部分上。調(diào)整質(zhì)心CM的位置也改變轉(zhuǎn)子90的飛輪效應。當質(zhì)心CM離開折葉94較遠時，轉(zhuǎn)子90的慣量矩將改變。另外，由葉片92上增加或減少重量也改變轉(zhuǎn)子90的慣量。葉片92與缸體壁78相接觸，用作對于轉(zhuǎn)子90的自由轉(zhuǎn)速的一個控制因素?？扛淖?nèi)~片92的質(zhì)量和質(zhì)心CM，可以如所要求的那樣改變轉(zhuǎn)子90被控制的轉(zhuǎn)速。
輪轂20的尺寸被做成可以轉(zhuǎn)動地裝在缸體72的支承座89中。這樣，支承座89和輪轂20以一種軸頸支承的方式相互作用，支承著轉(zhuǎn)子90的輪轂端22。在蓋帽2中形成的一個開口8(見圖4)支承著轉(zhuǎn)子90的輸出端99，該蓋帽容納著輸出軸97。開口8和支承座89被設置成使轉(zhuǎn)子90的旋轉(zhuǎn)軸線M由缸體72的中心軸線N偏置。這一偏置最好足以使得轉(zhuǎn)子90總在入口74與出口76之間于密封點SP處與缸體72的缸體壁78相接觸。因此，轉(zhuǎn)子90的旋轉(zhuǎn)軸線M與缸體72的中心軸線N之間的距離等于缸體72的半徑減去支柱93由旋轉(zhuǎn)軸線M伸展的半徑。軸線M，N的這一偏置使得當轉(zhuǎn)子90旋轉(zhuǎn)時，葉片92本質(zhì)上以主體24的幾何中心為圓心運動，從而使葉片92在密封點SP附近有一個最低點，而在密封點SP的對面并在開口74，76之間有一個最高點。
示于圖1，2和4的蓋帽2以蓋帽螺紋3旋擰到殼體50的螺紋57上，直到支承壁5與開口端86的環(huán)形臺84相接觸。蓋帽2包括一個有開口8的開口端6，該開口位于它的中心，并當轉(zhuǎn)子90和插入件70被放置在殼體50中時與輸出軸97對準。蓋帽2最好被制作成使得當把它完全用螺紋裝到殼體50的螺紋57上時，可以防止在高壓腔室80與低壓腔室82之間的流體流靠近蓋帽2，并且對于它所對著的轉(zhuǎn)子90的輸出端99的支承來說，提供基本上平面的支承壁5。這樣，蓋帽2把插入件70和轉(zhuǎn)子90固定在殼體50中。
在使用和運行過程中，參見圖3至5，詳細地描述流體反作用裝置10的運行細節(jié)。開始，最好使高壓流體，比如空氣沿著箭頭A通入入口段30。流體可以另外是有高或低的壓力或速度的不可壓縮流體。隨后，流體沿著箭頭A′流過入口孔39和進入通道62，并沿著箭頭A＂流過高壓腔室80。如果采用高速下的低壓流體，此流體也可以流過腔室80。隨后，高壓流體沿著箭頭B經(jīng)過入口74進入缸體72。流體沿著箭頭B′繞過轉(zhuǎn)子90，使得轉(zhuǎn)子90以箭頭E旋轉(zhuǎn)。
主要由于高壓腔室80與低壓腔室82之間的壓差和在缸體72中轉(zhuǎn)子90的偏置的組合作用，使轉(zhuǎn)子90產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。對轉(zhuǎn)子90的旋轉(zhuǎn)有貢獻的其它因素可能包括到達轉(zhuǎn)子90的葉片92的流體的速度，以及流體在缸體72中膨脹的能力。取決于裝置10的特別構(gòu)形和裝置10所采用的流體的性質(zhì)，這些其它因素的重要性可以由可以忽略變化到十分明顯。一般說來，不可壓縮流體可以提供高壓，高速，或二者都有，以使轉(zhuǎn)子90旋轉(zhuǎn)?？蓧嚎s流體可以提供高壓，高速，可膨脹的能力，或這些因素的組合，以使轉(zhuǎn)子90旋轉(zhuǎn)?？渴谷~片92的整個表面暴露給驅(qū)動流體，而不是像先有技術(shù)的滑動葉片轉(zhuǎn)子那樣僅只它的一部分暴露給驅(qū)動流體，使得轉(zhuǎn)子所給出的扭轉(zhuǎn)力矩為最大。
當轉(zhuǎn)子90沿著箭頭E旋轉(zhuǎn)時，使得葉片92沿著箭頭F繞折葉94作樞軸轉(zhuǎn)動。通過被制作成的向折葉94的偏置，離心力和傾向于使葉片92離開轉(zhuǎn)子90的旋轉(zhuǎn)軸線M(見圖13和15)伸展的流體壓力組合在一起而產(chǎn)生了這一樞軸轉(zhuǎn)動。事實上，如果作用力阻止轉(zhuǎn)子90旋轉(zhuǎn)，由于流體壓力仍然使葉片92沿著箭頭F作樞軸轉(zhuǎn)動，并且轉(zhuǎn)子90提供出扭轉(zhuǎn)力矩。隨后，高壓流體與出口76相接觸，在那里，高壓流體的壓力降低。流體沿著箭頭C流過出口76，并進入低壓腔室82。然后，流體沿著箭頭D＂流過低壓腔室82，到達返回通道64，并沿著箭頭D′到達出口孔49，隨后，沿著箭頭D流出出口段40。如果采用低壓流體，腔室82可以支承著速度降低了的流體。轉(zhuǎn)子90的旋轉(zhuǎn)引起連接到其上的輸出軸97以箭頭E(圖1)旋轉(zhuǎn)。每個葉片92最好依次序經(jīng)過出口76，密封點SP，然后經(jīng)過入口74。
葉片92的頂部95最好在大多數(shù)時間內(nèi)保持與缸體72的缸體壁78相接觸。葉片92的頂部95對著缸體壁78的這一拖動產(chǎn)生了摩擦力，此摩擦力阻止轉(zhuǎn)子90超過一定的速度。隨著轉(zhuǎn)子90轉(zhuǎn)得越來越快，葉片92離開轉(zhuǎn)子90的離心力增加，使葉片92垂直于缸體壁78施加的作用力增加。另外，流體對著葉片92的壓力也增加了一沿徑向向外對著腔室壁的作用力。這就依次又增加了阻止轉(zhuǎn)子90旋轉(zhuǎn)的摩擦力，從而限制了速度。由于葉片92作樞軸轉(zhuǎn)動與壁78相接觸，所以在制造過程中對葉片92的尺寸不需要保持嚴格的公差，以便在頂部95與壁78之間提供適當?shù)拿芊狻?br> 因此，裝置10設置有一最大自由速度，在此速度下，在轉(zhuǎn)子90的葉片92的頂部95之間所產(chǎn)生的摩擦力等于在高壓腔室80與低壓腔室82之間的壓差對著轉(zhuǎn)子90的葉片92所施加的旋轉(zhuǎn)作用力。只要在高壓腔室80與低壓腔室82之間存在一個壓差，密封點SP就被保持成使流體不能由入口74經(jīng)過密封點SP流到出口76。由于葉片92保持與缸體壁78相接觸，施加了一個關(guān)于轉(zhuǎn)子90的旋轉(zhuǎn)軸線M的扭轉(zhuǎn)力矩，促使轉(zhuǎn)子90轉(zhuǎn)動，而不管轉(zhuǎn)子90有還是沒有實際的旋轉(zhuǎn)。把缸體72和轉(zhuǎn)子90的構(gòu)形做成使得相鄰的葉片92之間的體積和入口74與出口76之間的流體壓力都基本上保持不變。這樣，使流體的絕熱膨脹保持為最小。這一特點使對流體或裝置10的熱效應達到最小，否則，這些熱效應可能損壞裝置10。
現(xiàn)在參見圖6和7，描述裝置10的另一實施例的細節(jié)。在這一另外的實施例中，提供有一個裝置110，它把優(yōu)選實施例的插入件70的基本特點直接結(jié)合到優(yōu)選實施例的殼體50中。因此，提供有一個殼體150，它有一個后端154和一個輸出端156，在它們之間有一個階梯155，并在階梯155與輸出端156之間有螺紋157。殼體150包括一個內(nèi)缸體壁158，它提供了一個缸體，在此缸體中支承著一個轉(zhuǎn)子190。
殼體150包括一個入口壁160，它把一個支承座189直接支承在其上，對轉(zhuǎn)子190的一個輪轂120提供旋轉(zhuǎn)支承。優(yōu)選實施例的入口74和出口76被一個入口孔139和一個出口孔149代替。一個阻擋件145被夾置在入口段130與出口段140之間，確定出一段深度，該深度使得軟管可以套到入口段130和出口段140上。入口段130由一個頂部134伸展到一個根部138。出口段140由一個端部144伸展到一個基座部148。入口孔139被夾置在入口段130與殼體150的高壓腔室180之間。出口孔149被夾置在出口段140與殼體150中的低壓腔室182之間。
最好，把入口孔139設置成使在離開入口段130的方向上施加到轉(zhuǎn)子190上的推力減到最小。這就幫助了圍繞靠近入口壁160的轉(zhuǎn)子190的任何氣體泄漏減到最小。高壓腔室180與低壓腔室182被密封點SP和轉(zhuǎn)子190的葉片192的頂部195與殼體150的內(nèi)缸體壁158之間的接觸點隔離開。
轉(zhuǎn)子190由一輪轂端122伸展到一輸出端199。輪轂120穿過轉(zhuǎn)子190的一個芯191伸展，并被支承在殼體150的支承座189中。轉(zhuǎn)子190包括多個支柱193，它們伸展離開轉(zhuǎn)子190的一主體124。每個支柱193把一個折葉194支承在其上，該折葉又被連接到葉片192之一個上。每個葉片192包括一個朝前的表面196和一個朝后的表面198，它們與優(yōu)選實施例的轉(zhuǎn)子90的表面96，98類似。
在使用和運行過程中，裝置110以下面的方式運行。開始，使高壓氣體流體沿著箭頭G通過入口段30。隨后，流體沿著箭頭H由入口段30流過入口孔139，并沿著箭頭H′流到高壓腔室1 80中。隨后，高壓流體沿著箭頭H″繞著轉(zhuǎn)子190旋轉(zhuǎn)，沿著箭頭I＂經(jīng)過與密封點SP相對著1 80度的一個位置，并與低壓腔室82進行流體接觸，在該低壓腔室中流體的壓力下降，并沿著箭頭I′流動。隨后，流體沿著箭頭I流過出口孔149，然后，沿著箭頭J流進出口段40。
當流體流過轉(zhuǎn)子190時，使得轉(zhuǎn)子190沿著箭頭K旋轉(zhuǎn)。另外，也使得葉片192沿著箭頭L關(guān)于折葉194作樞軸轉(zhuǎn)動，離開凹進部分126。入口孔1 39和出口孔149的構(gòu)形被做成使得流體不能沒有轉(zhuǎn)子190的旋轉(zhuǎn)就在高壓腔室180與低壓腔室182之間發(fā)生直接接觸。
因此，在這樣地描述了本發(fā)明之后，應該很清楚，可以實現(xiàn)多種結(jié)構(gòu)的改型和配合，而不偏離如上面所敘述的和下面由權(quán)利要求所描述的本發(fā)明的范圍和整個意思。
權(quán)利要求
1.一種流體反作用裝置，它接受流體作為輸入，并有一根旋轉(zhuǎn)軸作為輸出，它以組合的方式包括一個轉(zhuǎn)子，它包括一個基本上剛硬的主體；多個葉片；一個與所述主體和葉片整體地形成的折葉裝置，此折葉裝置把所述葉片可作樞軸轉(zhuǎn)動地裝接到所述主體上，所述轉(zhuǎn)子由熱塑性材料制成；一個中空的腔室，所述腔室包括使流體進入所述腔室的裝置；把流體排放出所述腔室的裝置；以及把所述轉(zhuǎn)子的所述主體可旋轉(zhuǎn)地支承在所述腔室中的裝置；以及一根輸出軸，它連接到所述轉(zhuǎn)子上，當流體進入所述腔室中時，使所述軸旋轉(zhuǎn)。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，把所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地支承在所述腔室中的所述裝置包括一個支承所述轉(zhuǎn)子的裝置，該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線離開所述中空腔室的中心軸線。
3.按照權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子與所述腔室之間設有一個密封點，所述密封點位于所述入口裝置與所述出口裝置之間，在所述入口裝置與所述出口裝置之間所述轉(zhuǎn)子與所述腔室接觸的至少一都分確定出所述密封點，從而靠使流體繞著所述轉(zhuǎn)子最接近所述密封點的一側(cè)流過，使流過所述入口裝置并流進所述腔室的流體不能進入所述出口裝置。
4.按照權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子包括一個鄰近每個葉片的凹進部分，每個所述凹進部分有一定形狀，當所述葉片關(guān)于所述可作樞軸旋轉(zhuǎn)的安裝裝置作樞軸轉(zhuǎn)動時，它可以把相鄰的一個所述葉片容納在其中。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述可作樞軸旋轉(zhuǎn)的安裝折葉裝置包括施加一個作用力的裝置，使得所述葉片由一個鄰近的所述凹進部分中伸展出來。
6.按照權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述入口裝置包括至少一個穿透所述腔室的入口，所述入口與一個壓力升高了的可壓縮流體源流體連通。
7.按照權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述出口裝置包括至少一個穿透所述腔室的出口，所述出口與一個壓力比所述壓力升高了的可壓縮流體源低的一個區(qū)域流體連通，所述出口位于所述密封點的一側(cè)與繞著包括所述密封點的所述腔室的一側(cè)的所述入口相對著，并且在所述腔室的與所述密封點相對著的一側(cè)上與所述入口彼此離開一個角度距離，關(guān)于所述腔室的所述中心軸線離開一個不小于360度除以由所述主體伸展的所述葉片的數(shù)目的角度，從而防止了可壓縮流體由所述入口直接流到所述出口，而不發(fā)生轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。
8.按照權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述中空的腔室有一個內(nèi)側(cè)壁，當所述葉片被折疊靠到所述主體上時，該壁鄰近密封點的曲率半徑比所述轉(zhuǎn)子的半徑大，其特征還在于，所述葉片包括有遠離開所述折葉的頂部，所述葉片的所述頂部的位置使得永遠與所述腔室的所述壁相接觸，從而防止了可壓縮流體由所述入口流到所述出口，而不發(fā)生轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
9.按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述中空的腔室由一個被嵌套在一個基本上圓柱形的殼體中的插入件形成，所述插入件的外徑比所述殼體的內(nèi)徑小，所述殼體包括多個分隔壁，它們把所述殼體與所述插入件之間的區(qū)域分隔成一個高壓腔室和一個低壓腔室，所述高壓腔室位于所述腔室的所述入口附近，而所述低壓腔室位于所述腔室的所述出口附近，所述高壓腔室與進入所述殼體的一個入口段流體連通，而所述低壓腔室與所述殼體的一個出口段流體連通，所述入口段被連接到一壓力升高了的可壓縮流體源，從而壓力升高了的可壓縮流體離開壓力升高了的可壓縮流體源，流過所述入口段，進入所述殼體，通過所述入口，在所述轉(zhuǎn)子的與所述密封點相對著的一側(cè)繞過所述轉(zhuǎn)子，使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，流出所述出口，進入所述低壓腔室，并經(jīng)過所述出口段流出所述殼體，從而把壓力升高了的流體轉(zhuǎn)換成低壓的可壓縮流體和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的組合。
10.按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的所述主體包括多個由所述主體伸展的支柱，每個所述支柱包括其中一個所述折葉，每個所述葉片的形狀使得所述葉片可作樞軸轉(zhuǎn)動，進入一個相鄰的所述凹進部分中，所述腔室包括一基本上平的圓形端壁，其中心沿著所述腔室的所述中心軸線取向，所述端壁在它的所述中心包括一個在其中的圓形支承座，其尺寸設定為容納一個圓柱形輪轂，該輪轂在一個沿著所述轉(zhuǎn)子的所述中心軸線取向的位置由所述轉(zhuǎn)子的一端伸展，，使得所述轉(zhuǎn)子被支承在所述支承座中，所述支承座由所述腔室的所述中心軸線偏置，所述轉(zhuǎn)子在其與所述輪轂相對的一端包括一根輸出軸，所述輸出軸可旋轉(zhuǎn)地支承在一個離開所述腔室的所述中心軸線一定距離的位置，這一距離的大小類似于所述腔室的所述中心軸線與所述端壁的所述支承座之間的間隔的大小，所述輸出軸被剛性地裝到所述轉(zhuǎn)子的所述主體上，從而當所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，使得所述輸出軸旋轉(zhuǎn)。
11.一種利用流體使一根軸旋轉(zhuǎn)的方法，它包括如下步驟制作一個包括一個主體和多個葉片的轉(zhuǎn)子，靠用熱塑性材料使一折葉和葉片與主體整體地成形，通過該折葉把每個葉片連接到主體上，該折葉使得每個所述葉片關(guān)于主體在一第一折疊起來的位置與一第二伸展開的位置之間作樞軸轉(zhuǎn)動，把該轉(zhuǎn)子裝到一個中空的腔室中，設置一個穿進該腔室的一個流入流體的口，設置一個穿進該腔室的一個流出流體的口，把該轉(zhuǎn)子連接到一個由轉(zhuǎn)子收回轉(zhuǎn)動能量的裝置上，把流入流體的口連接到一個流體源上，以及引導流體由該流體源經(jīng)過流入流體的口，并與轉(zhuǎn)子的葉片相接觸，使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
12.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其還包括如下步驟使葉片朝向第二位置偏置，使得葉片伸展離開主體，除非有作用力施加到這些葉片上，使葉片朝著鄰近主體的第一位置作樞軸轉(zhuǎn)動。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，其還包括如下步驟在主體中為每個葉片設置一個凹進部分，該凹進部分的尺寸設定為當所述葉片被轉(zhuǎn)動進入所述第一位置中時把葉片容納在其中。
14.按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，其還包括如下步驟調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子的速度，這是靠使所述腔室的形狀為有一個圓形的截面，以及使所述腔室的尺寸為有一個比當葉片處于第二位置時由葉片的離開主體最遠的頂部所劃出的直徑要小的直徑，使得葉片可以永遠與腔室相接觸，摩擦力隨著速度的增加和壓力的增加而加大。
15.按照權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，其還包括如下步驟把轉(zhuǎn)子在腔室中偏置，使得當葉片處于鄰近主體的第一位置時轉(zhuǎn)子的至少一個葉片可以與腔室相接觸，在轉(zhuǎn)子與腔室之間形成一個密封點，該密封點在腔室上保持一個基本上不變的位置，以及把入口和出口設置在密封點的相對著的兩側(cè)；從而使得經(jīng)過入口流進所述腔室的流體繞著轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子的離開密封點的一側(cè)旋轉(zhuǎn)，隨后流到出口，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
16.一種有一基本上不變速度的轉(zhuǎn)動輸出的流體反作用裝置，它以組合的方式包括一個轉(zhuǎn)子，它由熱塑性材料制成，并有一個主體，多個葉片和與所述主體和所述葉片整體地形成的折葉裝置，這些折葉裝置使所述葉片可以在一第一位置與一第二位置之間作樞軸轉(zhuǎn)動，一個圍繞著所述轉(zhuǎn)子的壁，所述第一位置由鄰近所述主體的折疊起來的所述葉片形成，以所述葉片的一部分靠著所述壁，所述第二位置由離開所述主體作樞軸轉(zhuǎn)動的所述葉片形成，以所述葉片的一部分靠著所述壁，一個穿透所述壁連接到一個流體源上的入口段，以及一個穿透所述壁的出口段。
17.按照權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述壁的截面基本上為圓形的，并在它的幾何中心有一根中心軸線，所述壁包括把所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地支承在其中的裝置，使所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線由所述壁的所述中心軸線偏置，并平行于所述中心軸線。
18.按照權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，一密封點被設置在所述壁與所述轉(zhuǎn)子之間，沿著所述壁在最靠近所述轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)動軸線的一個位置，所述密封點位于沿著所述壁不包括所述入口或所述出口的一個位置。
19.按照權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述入口和所述出口被設置成使得所述轉(zhuǎn)子的所述葉片依次序通過所述密封點，所述入口和所述出口，所述轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)動軸線足夠地靠近所述壁，使得當所述葉片通過所述密封點時，所述葉片處于所述第一位置，并使得當所述葉片通過在所述壁上與所述密封點相對的一個位置時，所述葉片與所述壁接觸，所述葉片處于所述第二位置。
20.按照權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子上的所述葉片彼此離開一個距離，此距離由所述入口和所述出口之間在與所述密封點相對的所述壁的一側(cè)面上離開的距離的大小決定，并小于該距離，從而防止流體在所述入口與所述出口之間流過，而不使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
21.一種用來把升高了能量的驅(qū)動流體轉(zhuǎn)換成較低能量的驅(qū)動流體和旋轉(zhuǎn)功率輸出的裝置，它以組合的方式包括一個腔室，它有一流體入口和一流體出口，一個轉(zhuǎn)子，把所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地支承在所述腔室中的裝置，以及經(jīng)過一個折葉裝置與所述轉(zhuǎn)子整體地制成的葉片，它們由所述轉(zhuǎn)子的一個主體伸展，所述葉片包括暴露給驅(qū)動流體的表面。
22.按照權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述葉片包括相對于所述轉(zhuǎn)子離開所述轉(zhuǎn)子運動一段足夠距離的裝置，在所有的轉(zhuǎn)動位置與所述腔室的壁相接觸。
23.按照權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，把所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地支承在一根轉(zhuǎn)動軸線上，該軸線相對于所述腔室不動，并且位置為與所述腔室的幾何中心偏離開。
24.按照權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，使所述葉片運動的所述裝置包括一個裝置，該裝置使所述葉片相對于所述轉(zhuǎn)子由鄰近所述轉(zhuǎn)子的一第一位置樞軸轉(zhuǎn)動到伸展離開所述轉(zhuǎn)子并與所述腔室的所述壁相接觸的一第二位置。
全文摘要
提供有一種流體反作用裝置(10)，它有一個轉(zhuǎn)子(90)，此轉(zhuǎn)子帶有多個可作樞軸轉(zhuǎn)動地連接到其上的葉片(92)。裝置(10)包括一個用于高壓流體的入口段(30)和一個用于排放與轉(zhuǎn)子(90)接觸后的流體的出口段(40)。高壓流體由入口段(30)流進一高壓腔室(80)。高壓腔室(80)與進入一個在裝置(10)中的缸體(72)的入口(74)相接觸。缸體(72)支承著轉(zhuǎn)子(90)，轉(zhuǎn)子(90)的一個轉(zhuǎn)動軸線(M)相對于缸體(72)的中心軸線(N)為偏心的。高壓流體使轉(zhuǎn)子(90)和一裝在上面的輸出軸(97)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子(90)包括一個主體(24)，此主體帶有多個從中伸展的支柱(93)，并帶有經(jīng)過折葉(94)連接到支柱(93)上的葉片(92)。這些葉片(92)可以由對著主體(24)折疊起來的一第一位置樞軸轉(zhuǎn)動到離開該主體(24)的一第二位置。這樣，當轉(zhuǎn)子(90)旋轉(zhuǎn)時，葉片(92)可以與缸體(72)的一個缸體壁(78)接觸。出口(76)與入口(74)離開一段距離，并與一低壓腔室(82)連通，該低壓腔室把低壓流體排放到出口段(40)。
文檔編號F01C1/00GK1163651SQ95195753
公開日1997年10月29日 申請日期1995年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月21日
發(fā)明者J·L·曼多扎, P·T·林格文, W·R·麥克雷 申請人:丹提卡特國際有限公司