專利名稱：葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活塞缸，特別是涉及一種類似葉片式擺動缸的裝置。
背景技術(shù)：
目前以連續(xù)圓周旋轉(zhuǎn)運動方式正(逆)向轉(zhuǎn)化流體壓力能和機(jī)械能的機(jī)構(gòu)比 較成熟的主要有曲軸連桿活塞機(jī)構(gòu)、渦輪機(jī)構(gòu)和葉片馬達(dá)機(jī)構(gòu)。
曲軸連桿活塞機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點為能量轉(zhuǎn)化以直線往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動的正 (逆)向轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)，主要缺點有非勻速、非等扭矩、非連續(xù)等功率輸出，慣性沖 擊、有死點，導(dǎo)致相關(guān)機(jī)器需多級錯相聯(lián)動，振動大、噪音大、效率低、做功頻率 低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度高。
渦輪機(jī)構(gòu)，其特點為在流體壓力能和機(jī)械能的正(逆)向轉(zhuǎn)化過程中間還要 經(jīng)過流體動能的轉(zhuǎn)化過程，其主要缺點為轉(zhuǎn)化損失大、效率低、體積大、材料要求 高、加工難度高、壽命低。
葉片馬達(dá)機(jī)構(gòu)，其特點為偏心旋轉(zhuǎn)，主要缺點有非等速、非等扭矩、非連續(xù) 等功率輸出，密封難度大、輸出功率小、效率低、噪音大、易產(chǎn)生振動。
其它非主流旋轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)中，基本上均存在上述機(jī)構(gòu)中的局部缺陷，最主要 一點是能量轉(zhuǎn)化效率低，非連續(xù)等功率輸出。
與本發(fā)明相關(guān)的葉片式擺動缸，其結(jié)構(gòu)如附圖12所示由缸體IOO、轉(zhuǎn)子
200、隔板300、工質(zhì)出入口 400和500、葉片700組成；缸體100和轉(zhuǎn)子200組成 環(huán)形腔室，由隔板300將環(huán)形腔室的連續(xù)空腔隔斷，兩個工質(zhì)出入口分居于隔板兩 側(cè)，葉片700將環(huán)形腔室分成兩個工作腔，在外部換向閥的作用下，分別與壓力工 質(zhì)與接大氣回路導(dǎo)通，兩個腔室壓差在葉片上產(chǎn)生扭矩推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；因為隔板的 阻擋，葉片旋轉(zhuǎn)的行程一般低于280度，所以一般用于往復(fù)擺動運動輸出機(jī)構(gòu)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸。
為實現(xiàn)前述目的，本發(fā)明的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，包括缸體、轉(zhuǎn)子、隔板、工 質(zhì)入口、工質(zhì)出口以及葉片，轉(zhuǎn)子設(shè)置于缸體中，轉(zhuǎn)子和缸體之間形成環(huán)形腔室， 隔板將該環(huán)形腔室的連續(xù)空腔隔斷，工質(zhì)入口和工質(zhì)出口分別位于隔板的兩側(cè)，葉 片在平行軸線或通過軸線的平面內(nèi)可移動地設(shè)置，其特點是，還包括用于引導(dǎo) 葉片越過隔板的與轉(zhuǎn)子同心的凸輪。
所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，至少兩葉片圍繞該軸線對稱布置。
所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，隔板位于凸輪的近休止角和 遠(yuǎn)休止角中的一方即第一休止角內(nèi)，同時近休止角和遠(yuǎn)休止角中的另一方，即第二 休止角，大于相鄰兩個葉片包含肉厚之間的夾角，在第二休止角內(nèi)運轉(zhuǎn)的葉片與凸 輪為低副運動面密封，并在旋轉(zhuǎn)中輸出功，在凸輪的推程運動角和回程運動角內(nèi)運 動的葉片被凸輪推離該環(huán)形腔室的腔壁，且該葉片兩側(cè)無壓差，不做功。
所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，凸輪為盤式凸輪，其行程大 于等于環(huán)形腔室的徑向上的缸徑。
所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，凸輪為圓柱凸輪，其行程大 于等于環(huán)形腔室的軸向上的缸徑。
所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，凸輪為陰凸輪并與隔板一起 設(shè)置于缸體中，工質(zhì)入口位于推程運動角內(nèi)，工質(zhì)出口位于回程運動角內(nèi)，遠(yuǎn)休止 角為葉片的做功段。
所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，凸輪為陽凸輪并與隔板一起 設(shè)置于轉(zhuǎn)子上，工質(zhì)入口位于回程運動角內(nèi)，工質(zhì)出口位于推程運動角內(nèi)，近休止 角為做功段。
所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，凸輪為陰凸輪，包括設(shè)置于 環(huán)形腔室內(nèi)部的兩個薄板，該兩個薄板在環(huán)形腔室軸向上對稱分布，該兩薄板連接 該隔板，該兩薄板和該環(huán)形腔室的一段外側(cè)壁形成該凸輪。
所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，凸輪為陽凸輪，包括設(shè)置于 環(huán)形腔室內(nèi)部的兩個薄板，該兩個薄板在環(huán)形腔室軸向上對稱分布，該兩薄板連接 該隔板，該兩薄板和該環(huán)形腔室的一段內(nèi)側(cè)壁形成該凸輪。所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，葉片與凸輪采用力封閉方式， 其鎖合力由彈簧的彈力或壓縮氣體的壓力提供。
所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，環(huán)形腔室內(nèi)的一側(cè)壁上設(shè)置 有導(dǎo)向槽，葉片運動方向的兩側(cè)嵌于導(dǎo)向槽中。
所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，葉片的法向投影為C形，其 運動方向兩側(cè)的兩腳的厚度等于導(dǎo)向槽的深度。
所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，葉片的移動中心軸線偏置于 凸輪的回轉(zhuǎn)中心。
所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其進(jìn)一步的特點是，凸輪為軟凸輪，該軟凸輪由 角度控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其推程運動角和回程運動角的大小等于執(zhí)行機(jī) 構(gòu)單行程作動時間與轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)角速度的乘積，在最高轉(zhuǎn)速下，其第一休止角大
于隔板與軸心的夾角，第二休止角大于相鄰兩個葉片包含肉厚之間的夾角。
為實現(xiàn)前述目的，本發(fā)明的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，包括缸體、轉(zhuǎn)子、隔板、工 質(zhì)入口、工質(zhì)出口以及葉片，轉(zhuǎn)子設(shè)置于缸體中，轉(zhuǎn)子和缸體之間形成環(huán)形腔室， 隔板固定連接于缸體上，將該環(huán)形腔室的連續(xù)空腔隔斷，工質(zhì)入口和工質(zhì)出口由缸 體提供且分別位于隔板的兩側(cè)，葉片設(shè)置在轉(zhuǎn)子上，其特點是，還包括用于引導(dǎo)葉 片越過隔板的薄板，薄板設(shè)置于該環(huán)形腔室中并和該環(huán)形腔室的外圓周上的一段側(cè) 壁即缸體的內(nèi)圓周方向的一段側(cè)壁形成陰凸輪，葉片和轉(zhuǎn)子在該陰凸輪內(nèi)運動，轉(zhuǎn) 子、陰凸輪以及葉片構(gòu)成同心凸輪機(jī)構(gòu)；至少兩葉片對稱地設(shè)置在轉(zhuǎn)子上，該陰 凸輪與轉(zhuǎn)子共軸線；隔板位于該陰凸輪的近休止角內(nèi)，同時遠(yuǎn)休止角大于相鄰兩個 葉片之間的夾角，該夾角包含該葉片的肉厚；在遠(yuǎn)休止角內(nèi)運轉(zhuǎn)的葉片與陰凸輪為 低副運動面密封，并在旋轉(zhuǎn)中輸出功，在陰凸輪的推程運動角和回程運動角內(nèi)運動 的葉片被陰凸輪推離該環(huán)形腔室的腔壁，且該葉片兩側(cè)無壓差，不做功。
為實現(xiàn)前述目的，本發(fā)明的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，包括缸體、轉(zhuǎn)子、隔板、工 質(zhì)入口、工質(zhì)出口以及葉片，轉(zhuǎn)子設(shè)置于缸體中，轉(zhuǎn)子和缸體之間形成環(huán)形腔室， 隔板固定連接于轉(zhuǎn)子上，將該環(huán)形腔室的連續(xù)空腔隔斷，工質(zhì)入口和工質(zhì)出口由轉(zhuǎn) 子提供且分別位于隔板的兩側(cè)，葉片設(shè)置在缸體上，其特點是，還包括引導(dǎo)葉片越 過隔板的薄板，薄板設(shè)置于該環(huán)形腔室中并和該環(huán)形腔室的內(nèi)圓周上的一段側(cè)壁即 轉(zhuǎn)子的圓周方向的一段側(cè)壁形成陽凸輪，凸輪、缸體以及葉片構(gòu)成同心凸輪機(jī)構(gòu)；至少兩葉片對稱地設(shè)置在缸體上；該陽凸輪與轉(zhuǎn)子共軸線；隔板位于該陽凸輪的遠(yuǎn) 休止角內(nèi)，同時近休止角大于相鄰兩個葉片之間的夾角，該夾角包含該葉片的肉厚， 在近休止角內(nèi)運轉(zhuǎn)的葉片與陽凸輪為低副運動面密封，并在旋轉(zhuǎn)中輸出功，在陽凸 輪的推程運動角和回程運動角內(nèi)運動的葉片被薄板推離該環(huán)形腔室的腔壁，且該葉 片兩側(cè)無壓差，不做功。
為實現(xiàn)前述目的，本發(fā)明的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，包括缸體、轉(zhuǎn)子、隔板、工 質(zhì)入口、工質(zhì)出口以及葉片，轉(zhuǎn)子設(shè)置于缸體中，轉(zhuǎn)子和缸體之間形成環(huán)形腔室， 隔板固定連接于缸體上，將該環(huán)形腔室的連續(xù)空腔隔斷，工質(zhì)入口和工質(zhì)出口由缸 體提供且分別位于隔板的兩側(cè)，葉片設(shè)置在轉(zhuǎn)子上，其特點是，還包括從缸體上延 伸出的圓柱凸輪，至少兩葉片對稱地設(shè)置在轉(zhuǎn)子上，該圓柱凸輪與轉(zhuǎn)子共軸線，轉(zhuǎn) 子、凸輪以及葉片構(gòu)成同心凸輪機(jī)構(gòu)；隔板位于該圓柱凸輪的近休止角內(nèi)，同時
遠(yuǎn)休止角大于相鄰兩個葉片之間的夾角，該夾角包含該葉片的肉厚，在遠(yuǎn)休止角內(nèi) 運轉(zhuǎn)的葉片與圓柱凸輪為低副運動面密封，并在旋轉(zhuǎn)中輸出功，在圓柱凸輪的推程 運動角和回程運動角內(nèi)運動的葉片被圓柱凸輪推離該環(huán)形腔室的腔壁，且該葉片兩 側(cè)無壓差，不做功。
采用了前述技術(shù)方案的有益效果是本發(fā)明與曲軸連桿活塞機(jī)構(gòu)相比，由于
葉片連續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而解決了運動方式轉(zhuǎn)化的損失和慣性沖擊問題；與渦輪機(jī)構(gòu)相比， 解決了能量轉(zhuǎn)化通過流體動能中轉(zhuǎn)及動能利用效率低的問題；與葉片馬達(dá)機(jī)構(gòu)相比
解決了偏心機(jī)構(gòu)非穩(wěn)定輸出問題，解決了葉片線狀密封的泄漏損失問題，解決了承
載能力低的問題；其環(huán)形腔室循環(huán)活塞結(jié)構(gòu)相當(dāng)于無限長度的直線單向活塞缸，因 此其能量轉(zhuǎn)化效率同直線活塞缸，可達(dá)80%以上，相對于目前的各種旋轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)， 其效率有成倍提升，且具備扭矩輸出范圍寬、功率范圍寬、許用工質(zhì)種類廣泛、連 續(xù)等扭矩等功率輸出等優(yōu)點，同時不損失原各種機(jī)構(gòu)的可級聯(lián)、帶負(fù)載自起動、無
級變速、高速響應(yīng)、快速換向、過載保護(hù)等優(yōu)點。可廣泛應(yīng)用于水力火力發(fā)電、內(nèi) 燃機(jī)、流體泵、壓縮機(jī)、流體馬達(dá)、無級變速等領(lǐng)域。


在下列附圖中，用于表示同一實施例的各幅圖中，同一標(biāo)記表示同一組成部 分(同一技術(shù)特征或同--對象)。用于表示不同實施例的各幅圖中，同一標(biāo)記表示起作相同作用的組成部分(同一技術(shù)特征或同一對象)
圖1為本發(fā)明第一實施例的原理示意圖，其中流體壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 圖2為圖1所示缸體的結(jié)構(gòu)示意的軸測圖。
圖3為圖1所示實施例運動過程中封閉室形成原理示意圖。
圖4為本發(fā)明第一實施例的原理示意圖，其中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體壓力能。
圖5為本發(fā)明第二實施例的原理示意圖。
圖6為本發(fā)明第三實施例的主剖視圖，其中圓柱凸輪位于缸體上。 圖7為圖6所示實施例的分解視圖。
圖8為本發(fā)明的第四實施例的主剖視圖，其是沿圖9中A-A線剖視。
圖9為沿圖8中B-B的剖視圖。
圖10為圖9中轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11為圖9所示實施例的分解視圖。
圖12是現(xiàn)有的單葉片式擺動缸的原理圖。
圖13為本發(fā)明的第五實施例的主剖視圖，其是沿圖14中A-A線剖視。 圖14為圖13中C-C旋轉(zhuǎn)剖視圖。 圖15為圖14中B-B剖視圖。
具體實施方式
首先定義以下技術(shù)術(shù)語
"陰凸輪"是指被動件位于其中的凸輪，如下述第一實施例的凸輪； "陽凸輪"是指被動件位于其外的凸輪，如下述第二實施例的凸輪。 第-實施例
如圖1所示，本發(fā)明的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其結(jié)構(gòu)類似于葉片式擺動缸， 包括缸體l、轉(zhuǎn)子2、隔板3、工質(zhì)入口4、工質(zhì)出口5、凸輪6、葉片7，差別 于現(xiàn)有的葉片式擺動缸的是多了凸輪6，凸輪6作用是使工作中的葉片7在平 行于或穿過缸體軸線的平面內(nèi)位移，能越過隔板3，循環(huán)做功，實現(xiàn)單向連續(xù) 圓周運動方式。在圖1中轉(zhuǎn)子2、凸輪6以及葉片7構(gòu)成同心凸輪機(jī)構(gòu)。
在應(yīng)用于流體壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下，如圖1所示，由缸體l和轉(zhuǎn) 子2提供環(huán)形腔室，腔室內(nèi)設(shè)置有隔板3，工質(zhì)入口 4與工質(zhì)出口 5分居于隔板3的兩側(cè)，凸輪6為盤形凸輪，設(shè)置于環(huán)形腔室內(nèi)部，由兩片形狀一樣、對 稱分布于環(huán)形腔室軸向上的薄板61、 62與環(huán)形腔室的圓周方向的外側(cè)壁(即 缸體1的圓周方向的內(nèi)側(cè)壁)組成(如圖2所示)，對稱地設(shè)置兩葉片7的目 的是為了施加在葉片7軸向兩端的作用力平衡，并且在薄板61、 62之間的溝 槽67、 68的作用下，葉片7無法對環(huán)形腔室分隔，而形成兩側(cè)的壓差。凸輪6 的轉(zhuǎn)動中心與轉(zhuǎn)子2軸心重合，其行程大于等于環(huán)形腔室徑向上的缸徑，凸輪 6的近休止角8大于等于隔板3的厚度與軸心的夾角并將隔板3包含在內(nèi)，在 此角內(nèi)運動的葉片能完全避讓過隔板。推程運動角IO與回程運動角ll分居于 隔板3兩側(cè)，工質(zhì)入口 4被包含于推程運動角10內(nèi)，工質(zhì)出口5被包含于回 程運動角11內(nèi)，遠(yuǎn)休止角9所對應(yīng)的廓線與環(huán)形腔室外壁重合。兩個葉片7 在環(huán)形腔室內(nèi)圓周均勻?qū)ΨQ分布，凸輪6的遠(yuǎn)休止角9大于兩個葉片7之間的 夾角(并且考慮葉片7厚度對角度造成的影響及有可能出現(xiàn)的騰跳現(xiàn)象的影 響)。當(dāng)僅有一個葉片7處于遠(yuǎn)休止角9內(nèi)時，環(huán)形腔室被隔板3和此葉片7 分隔成兩個腔室，工質(zhì)入口 4側(cè)的為入口室14，工質(zhì)出口側(cè)為出口室15。當(dāng) 兩個葉片7同時位于遠(yuǎn)休止角11內(nèi)時，環(huán)形腔室被隔成三個腔室，分別為 入口室14、出口室15、封閉室16 (如圖3所示)。
如圖1所示，當(dāng)壓力流體工質(zhì)由工質(zhì)入口 4進(jìn)入，在入口室14和出口室 15兩側(cè)壓差的作用下，遠(yuǎn)休止角9內(nèi)的葉片7做旋轉(zhuǎn)活塞運動帶動轉(zhuǎn)子2逆時 針旋轉(zhuǎn)做功。如圖3，當(dāng)兩個葉片7均處于遠(yuǎn)休止角9內(nèi)時，封閉室16形成， 一部份壓力工質(zhì)被封閉在內(nèi)。當(dāng)葉片7運轉(zhuǎn)到凸輪6回程段，在凸輪6的作用 下，葉片7沿轉(zhuǎn)子2上的導(dǎo)向槽徑向縮進(jìn)，脫離與環(huán)形腔室外壁的密封，封閉 室16因與出口室15導(dǎo)通而消失，完成泄壓作業(yè)。當(dāng)葉片7進(jìn)入近休止角8時， 被完全徑向壓縮，避讓過隔板3。在凸輪6的推程段，葉片7在彈簧12的彈力 作用下徑向伸出。在重新進(jìn)入遠(yuǎn)休止角9時與環(huán)形腔室外壁接觸密合，再次做 功。與現(xiàn)有的葉片式擺動缸類似，隔板3的側(cè)邊與轉(zhuǎn)子2之間始終保持密合， 在圖1所示的實施例中，薄板61、 62與隔板3密合或者一體形成，葉片7的 端部嵌有密封件，葉片7在越過隔板3時，隔板和轉(zhuǎn)子之間同樣是密合，流體 工質(zhì)不會從圖1中的左腔室流入到右腔室。
如圖3所示，因兩個葉片7在一進(jìn)一出遠(yuǎn)休止角9時，始終有一個葉片7在遠(yuǎn)休止角9內(nèi)做功，根據(jù)環(huán)形活塞腔的結(jié)構(gòu)特點(即橫截面積、橫截面形狀 處處相同)，在源壓力工質(zhì)流量恒定、負(fù)載恒定的假設(shè)條件下本文所述均指此
假設(shè)條件下，忽略凸輪阻力變化、泄壓室殘壓等影響，轉(zhuǎn)子2勻角速度旋轉(zhuǎn)，
連續(xù)等扭矩、等功率輸出。
從圖1至圖3可以理解到，在只有一個葉片7的情況下，并處于遠(yuǎn)休止角 9外時，工質(zhì)入口 4與工質(zhì)出口 5導(dǎo)通，葉片7兩側(cè)無壓差，要保持連續(xù)轉(zhuǎn)動 只能依靠慣性或多級錯相串聯(lián)。其輸出扭矩、輸出功均為非連續(xù)，且能量損失 過大，但也能實現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動。
應(yīng)用于機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體壓力能的情況下，如圖4所示，轉(zhuǎn)子2在外接動 力的情況下逆時針旋轉(zhuǎn)，入口室14在位于遠(yuǎn)休止角9內(nèi)的葉片7的作用下， 容積擴(kuò)大形成負(fù)壓，常壓工質(zhì)被吸入此腔室。當(dāng)兩個葉片7同時進(jìn)入凸輪遠(yuǎn)休 止角9時，封閉室16形成，部份常壓工質(zhì)被封閉在內(nèi)；繼續(xù)轉(zhuǎn)動，葉片7進(jìn) 入回程運動角11內(nèi)，封閉室16與出口室15導(dǎo)通而消失，封閉的常壓工質(zhì)被 壓入出口室15內(nèi)，此時流體的壓力能增加，本實施例可做為泵或壓縮機(jī)。
以上闡述的是凸輪6為盤式陰凸輪，從動件即葉片7在凸輪內(nèi)部運動且與 隔板3同位于缸體1時的工作原理。
第二實施例
與第一實施例不同的是，在凸輪6為盤式陽凸輪，從動件即葉片7在凸輪 外部運動且與隔板3同位于轉(zhuǎn)子2時，如圖5所示，葉片7被設(shè)置于缸體1上， 上述的內(nèi)容中近休止角8與遠(yuǎn)休止角9互換，推程運動角10與回程運動角11 互換，在前述實施例的環(huán)形腔室的外壁在本實施例中變?yōu)榄h(huán)形腔室的內(nèi)壁，其 它內(nèi)容不變。
第三實施例
如圖6和圖7所示，與第一實施例不同的是凸輪6為圓柱凸輪且位于缸體 1，其工作原理可以參照第一實施例的描述來理解。另外，如第二實施例所示， 還可以將圓柱凸輪設(shè)置在轉(zhuǎn)子2上，其工作原理可以參照第一實施例和第二實 施例的描述來理解。
另外，可以結(jié)合現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)中有關(guān)于凸輪機(jī)構(gòu)的各項技術(shù)對前述實施例 中的凸輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃危湫偷挠衋、 從動件運動規(guī)律的設(shè)計
葉片7作為從動件，當(dāng)其質(zhì)量較大時，動量對其運動影響較大，首要考慮
的是減小的是其最大速度；當(dāng)對其慣性力要求較高的場合，首要考慮的是減小 其最大加速度；當(dāng)對其運動平穩(wěn)性要求較高時，首要考慮的是其最大躍度。應(yīng) 針對不同應(yīng)用場合來選用五次多項式、簡諧、擺線等運動規(guī)律或組合運動規(guī)律 來進(jìn)行凸輪廓線設(shè)計。
b、 采用從動件偏置的凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計
如圖5所示，合適的從動件偏置可以降低葉片7的壓力角，提升機(jī)械效率。
缺點為無法雙向運轉(zhuǎn)，加工難度增加，且無法實現(xiàn)共用彈簧壓縮空間，多葉片
情況下機(jī)構(gòu)尺寸較大，適合于壓力氣體13作為封閉力和盤式陽凸輪設(shè)計的場合。
c、 采用軟凸輪系統(tǒng)設(shè)計
軟凸輪系統(tǒng)指的是圓周運動中使從動件完成與凸輪同樣功能的部件組合， 例如角度傳感器+控制機(jī)構(gòu)+動力輸出+執(zhí)行元件，動力和執(zhí)行元件可以是氣動
或電動等高速元件。軟凸輪系統(tǒng)的優(yōu)點從動件沒有與凸輪高副運動的磨損和 沖擊、沒有壓力角，不需要從動件偏置；缺點a.因直線快速往復(fù)，作動葉片 7行程的兩端有沖擊，增加緩沖會延長作動時間，降低機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速；b.系統(tǒng)失效 時葉片7與隔板3有破壞性撞擊風(fēng)險；此系統(tǒng)適用于機(jī)構(gòu)壽命要求高、低速的 情況下。
第四實施例盤式陰凸輪結(jié)構(gòu)
如圖8和圖9所示，葉片7為四個，比較圖1和圖8，可以發(fā)現(xiàn)，增加葉 片7的數(shù)目可以獲得較大的推程運動角9和回程運動角10，凸輪廓線較平滑， 可減小運轉(zhuǎn)沖擊提高轉(zhuǎn)速。同時推程運動角9和回程運動角10內(nèi)不用考慮缸 壁與葉片7的密封，加工難度降低且可設(shè)置較大的工質(zhì)入口 4和工質(zhì)出口 5。 大的工質(zhì)入口 4對應(yīng)有較大壓力腔室，流體工質(zhì)流阻小、壓力穩(wěn)定。應(yīng)用于內(nèi) 燃機(jī)時，有足夠燃燒空間，燃燒充分，排廢低，熱能轉(zhuǎn)化壓力能完全。無吸壓 作排行程，可用燃料范圍寬；大的工質(zhì)出口 5泄壓速度快，殘壓低，有助于提 高機(jī)構(gòu)效率。
如圖10和圖11所示，轉(zhuǎn)子2的徑向投影為廿形，由一根轉(zhuǎn)軸21和兩個法蘭盤22組成，兩個法蘭盤22內(nèi)側(cè)徑向包夾住隔板3，形成環(huán)形腔室的兩側(cè) 壁，在法蘭盤22上沿徑向開有導(dǎo)向槽220，導(dǎo)向槽220貫穿轉(zhuǎn)軸21，葉片7 數(shù)目為偶數(shù)，在導(dǎo)向槽220內(nèi)徑向移動，每組葉片7共用壓縮空間，使用壓力 氣體提供封閉力(參照圖5來理解)，壓力氣體通過軸向孔道供應(yīng)。此結(jié)構(gòu)可 承受高內(nèi)壓，密封性較好，同時導(dǎo)向槽220的設(shè)置有助于減小缸體尺寸，如圖 ll所示，此時轉(zhuǎn)子2最好分體設(shè)計。
如圖11中的A處放大視圖及圖6所示，葉片7法向投影為C形，其兩腳 埋入導(dǎo)向槽220中，其厚度等于導(dǎo)向槽220深度，缸體上對應(yīng)位置設(shè)置有讓位 槽或臺階，此設(shè)置有助于增加密封。
第五實施例軟凸輪機(jī)構(gòu)
如圖13、圖14和圖15所示在第一實施例的基礎(chǔ)上，取消薄板61、 62 的設(shè)置，即取消了硬體凸輪的設(shè)置，在轉(zhuǎn)子2上增加了進(jìn)、排氣孔17和活塞 腔，在葉片7上增加了活塞片，與轉(zhuǎn)子2共同組成了氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成葉片 與缸壁的密封及避讓隔板的動作。在缸體外部設(shè)置的端蓋22上設(shè)置有進(jìn)氣孔 18-1、 18-2，排氣孔19-1、 19-2，進(jìn)氣槽20-1、 20-2，排氣槽21-1、 21-2， 端蓋上的進(jìn)、排氣孔分別與進(jìn)、排氣槽導(dǎo)通，并與轉(zhuǎn)子2上的進(jìn)排氣孔17導(dǎo) 通，前述結(jié)構(gòu)配合一氣泵構(gòu)成角度控制機(jī)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)過程中能完成進(jìn)、 排氣的換向來控制葉片7作動，完成凸輪6所能實現(xiàn)的功能，在此處端蓋22
的角度控制機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)子葉片上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同組成了軟凸輪系統(tǒng)。
本實施例的軟凸輪系統(tǒng)與實施例一中的凸輪6不同之處為近休止角8與 回程運動角11、遠(yuǎn)休止角9與推程運動角IO之間并無明確的界線，推程運動 角IO與回程運動角11的大小是變化的，并且等于執(zhí)行元件單行程所用的時間 與轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)角速度的乘積。為確保近休止角8包含隔板3肉厚與軸心的夾角、 遠(yuǎn)休止角9大于相鄰兩個葉片7包含肉厚的夾角，要對機(jī)構(gòu)的最大轉(zhuǎn)速及執(zhí)行 元件的速度做控制。
軟凸輪系統(tǒng)同樣可以應(yīng)用于盤式陽凸輪或圓柱凸輪的機(jī)構(gòu)中D 以上所示軟凸輪系統(tǒng)只是其中一種方式，其實現(xiàn)方式可以多種多樣，但都 需具備角度控制機(jī)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩個部份。
第五實施例采用軟凸輪機(jī)構(gòu)，可分別與前述實施例相結(jié)合，其軟凸輪的特點將完全繼承。
第一實施例和第四實施例采用盤式陰凸輪，其結(jié)構(gòu)特點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊， 易加工，密封較好，可設(shè)置大的工質(zhì)入口 4和工質(zhì)出口 5，可設(shè)置大的軸向缸 徑，葉片7設(shè)置成偏置結(jié)構(gòu)加工難度大，多葉片時不宜用彈簧12提供封閉力，
需外加軸向高壓供氣系統(tǒng)，葉片7與凸輪6高副運動，高速性能稍差，適合氣
態(tài)工質(zhì)或大缸徑場合。
另外，第二實施例采用盤式陽凸輪結(jié)構(gòu)，如圖5所示，盤式陽凸輪結(jié)構(gòu)特
點結(jié)構(gòu)簡單，易加工，密封較好，適合設(shè)置葉片7偏置結(jié)構(gòu)，適合多葉片7
設(shè)置，高速性能好，軸上供排工質(zhì)，供排工質(zhì)口尺寸受限制，體積較大，適合 高速各種場合，尤其是缸體l轉(zhuǎn)動場合。
第三實施例采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，如圖6，圖7所示，圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)
特點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，凸輪加工難度高，不適合葉片7偏置結(jié)構(gòu)，適合彈簧提供
封閉力場合，適合軟凸輪應(yīng)用場合，適合機(jī)構(gòu)尺寸周徑與長度比值較小之場合， 適合凸輪與葉片采用型封閉結(jié)構(gòu)場合。
雖然本發(fā)明已參照當(dāng)前的具體實施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，應(yīng)理解其中可作各種 變化和修改而在廣義上沒有脫離本發(fā)明，所以并非作為對本發(fā)明的限定，例如， 在圖1中所示的兩葉片不用在同一穿過轉(zhuǎn)子中心的直線上，可以偏置一定的距
離而錯開，此時葉片7的轉(zhuǎn)動中心軸線偏置于凸輪6的回轉(zhuǎn)中心。因此，只要在 本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán) 利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，包括缸體(1)、轉(zhuǎn)子(2)、隔板(3)、工質(zhì)入口(4)、工質(zhì)出口(5)以及葉片(7)，轉(zhuǎn)子設(shè)置于缸體中，轉(zhuǎn)子和缸體之間形成環(huán)形腔室，隔板將該環(huán)形腔室的連續(xù)空腔隔斷，工質(zhì)入口(4)和工質(zhì)出口(5)分別位于隔板的兩側(cè)，葉片(7)在平行軸線或通過軸線的平面內(nèi)可移動地設(shè)置，其特征在于還包括用于引導(dǎo)葉片越過隔板的與轉(zhuǎn)子(2)同心的凸輪(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其特征在于，至少兩葉片(7) 圍繞該軸線對稱布置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其特征在于，隔板位于凸輪(6) 的近休止角(8)和遠(yuǎn)休止角(9)中的一方即第一休止角內(nèi)，同時近休止角(8) 和遠(yuǎn)休止角(9)中的另一方，即第二休止角，大于相鄰兩個葉片(7)包含肉厚之 間的夾角，在第二休止角內(nèi)運轉(zhuǎn)的葉片(7)與凸輪為低副運動面密封，并在旋轉(zhuǎn) 中輸出功，在凸輪(6)的推程運動角(10)和回程運動角(11)內(nèi)運動的葉片(7) 被凸輪(6)推離該環(huán)形腔室的腔壁，且該葉片(7)兩側(cè)無壓差，不做功。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其特征在于，凸輪(6)為盤 式凸輪，其行程大于等于環(huán)形腔室的徑向上的缸徑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其特征在于，凸輪(6)為圓 柱凸輪，其行程大于等于環(huán)形腔室的軸向上的缸徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其特征在于，凸輪(6)為陰 凸輪并與隔板(3) —起設(shè)置于缸體(1)中，工質(zhì)入口 (4)位于推程運動角(10) 內(nèi)，工質(zhì)出口 (5)位于回程運動角(11)內(nèi)，遠(yuǎn)休止角(9)為葉片的做功段。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其特征在于凸輪(6)為陽凸輪并與隔板(3) —起設(shè)置于轉(zhuǎn)子(2)上，工質(zhì)入口 (4)位于回程運動角(11) 內(nèi)，工質(zhì)出口 (5)位于推程運動角(10)內(nèi)，近休止角(8)為做功段。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其特征在于凸輪(6)為陰凸 輪，包括設(shè)置于環(huán)形腔室內(nèi)部的兩個薄板，該兩個薄板在環(huán)形腔室軸向上對稱分布， 該兩薄板連接該隔板，該兩薄板和該環(huán)形腔室的一段外側(cè)壁形成該凸輪。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，特征在于凸輪(6)為陽凸輪， 包括設(shè)置于環(huán)形腔室內(nèi)部的兩個薄板，該兩個薄板在環(huán)形腔室軸向上對稱分布，該 兩薄板連接該隔板，該兩薄板和該環(huán)形腔室的一段內(nèi)側(cè)壁形成該凸輪。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其特征在于葉片(7)與凸輪 (6)采用力封閉方式，其鎖合力由彈簧(12)的彈力或壓縮氣體(13)的壓力提供。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其特征在于，環(huán)形腔室內(nèi)與 葉片(7)移動方向平行的兩側(cè)壁上設(shè)置有導(dǎo)向槽(220)，葉片(7)運動方 向的兩側(cè)嵌于導(dǎo)向槽(220)中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其特征在于葉片(7)的 法向投影為C形，其運動方向兩側(cè)的兩腳的厚度等于導(dǎo)向槽(220)的深度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其特征在于葉片(7)的移動 中心軸線偏置于凸輪(6)的回轉(zhuǎn)中心。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，其特征在于凸輪(6)為 軟凸輪，該軟凸輪由角度控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其推程運動角(10)和回 程運動角(11)的大小等于執(zhí)行機(jī)構(gòu)單行程作動時間與轉(zhuǎn)子(2)回轉(zhuǎn)角速度 的乘積，在最高轉(zhuǎn)速下，其第一休止角大于隔板(3)與軸心的夾角，第二休止角大于相鄰兩個葉片(7)包含肉厚之間的夾角。
15. —種葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，包括缸體(l)、轉(zhuǎn)子(2)、隔板(3)、工質(zhì)入 口 (4)、工質(zhì)出口 (5)以及葉片(7)，轉(zhuǎn)子設(shè)置于缸體中，轉(zhuǎn)子和缸體之間形 成環(huán)形腔室，隔板固定連接于缸體上，將該環(huán)形腔室的連續(xù)空腔隔斷，工質(zhì)入口 (4) 和工質(zhì)出口 (5)由缸體提供且分別位于隔板的兩側(cè)，葉片(7)設(shè)置在轉(zhuǎn)子上，其 特征在于，還包括用于引導(dǎo)葉片越過隔板的薄板(6)，薄板設(shè)置于該環(huán)形腔室中并和該 環(huán)形腔室的外圓周上的一段側(cè)壁即缸體的內(nèi)圓周方向的一段側(cè)壁形成陰凸輪，葉片 和轉(zhuǎn)子在該陰凸輪內(nèi)運動，轉(zhuǎn)子、陰凸輪以及葉片構(gòu)成同心凸輪機(jī)構(gòu)；至少兩葉片對稱地設(shè)置在轉(zhuǎn)子上，該陰凸輪與轉(zhuǎn)子(2)共軸線；隔板位于該陰凸輪的近休止角(8)內(nèi)，同時遠(yuǎn)休止角(9)大于相鄰兩個葉 片(7)之間的夾角，該夾角包含該葉片(7)的肉厚；在遠(yuǎn)休止角(9)內(nèi)運轉(zhuǎn)的葉片(7)與陰凸輪為低副運動面密封，并在旋轉(zhuǎn) 中輸出功，在陰凸輪的推程運動角(10)和回程運動角(11)內(nèi)運動的葉片(7) 被陰凸輪(6)推離該環(huán)形腔室的腔壁，且該葉片(7)兩側(cè)無壓差，不做功。
16. —種葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，包括缸體(l)、轉(zhuǎn)子(2)、隔板(3)、工質(zhì)入 口 (4)、工質(zhì)出口 (5)以及葉片(7)，轉(zhuǎn)子設(shè)置于缸體中，轉(zhuǎn)子和缸體之間形 成環(huán)形腔室，隔板固定連接于轉(zhuǎn)子上，將該環(huán)形腔室的連續(xù)空腔隔斷，工質(zhì)入口 (4) 和工質(zhì)出口 (5)由轉(zhuǎn)子提供且分別位于隔板的兩側(cè)，葉片(7)設(shè)置在缸體上，其 特征在于，還包括引導(dǎo)葉片越過隔板的薄板(6)，薄板設(shè)置于該環(huán)形腔室中并和該環(huán)形腔室的內(nèi)圓周上的一段側(cè)壁即轉(zhuǎn)子的圓周方向的一段側(cè)壁形成陽凸輪，凸輪、缸體以及葉片構(gòu)成同心凸輪機(jī)構(gòu)；至少兩葉片對稱地設(shè)置在缸體上；該陽凸輪與轉(zhuǎn)子(2)共軸線；隔板位于該陽凸輪的遠(yuǎn)休止角(8)內(nèi)，同時近休止角(9)大于相鄰兩個葉 片(7)之間的夾角，該夾角包含該葉片(7)的肉厚，在近休止角(9)內(nèi)運轉(zhuǎn)的葉片(7)與陽凸輪為低副運動面密封，并在旋轉(zhuǎn)中輸出功，在陽凸輪的推程運動角(10)和回程運動角(11)內(nèi)運動的葉片(7)被薄板(6)推離該環(huán)形腔室的腔 壁，且該葉片(7)兩側(cè)無壓差，不做功。
17. —種葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，包括缸體(l)、轉(zhuǎn)子(2)、隔板(3)、工質(zhì)入 口 (4)、工質(zhì)出口 (5)以及葉片(7)，轉(zhuǎn)子設(shè)置于缸體中，轉(zhuǎn)子和缸體之間形 成環(huán)形腔室，隔板固定連接于缸體上，將該環(huán)形腔室的連續(xù)空腔隔斷，工質(zhì)入口 (4) 和工質(zhì)出口 (5)由缸體提供且分別位于隔板的兩側(cè)，葉片(7)設(shè)置在轉(zhuǎn)子上，其 特征在于，還包括從缸體上延伸出的圓柱凸輪，至少兩葉片對稱地設(shè)置在轉(zhuǎn)子上，該圓 柱凸輪與轉(zhuǎn)子(2)共軸線，轉(zhuǎn)子、凸輪以及葉片構(gòu)成同心凸輪機(jī)構(gòu)；隔板位于該圓柱凸輪的近休止角(8)內(nèi)，同時遠(yuǎn)休止角(9)大于相鄰兩個 葉片(7)之間的夾角，該夾角包含該葉片(7)的肉厚，在遠(yuǎn)休止角(9)內(nèi)運轉(zhuǎn) 的葉片(7)與圓柱凸輪為低副運動面密封，并在旋轉(zhuǎn)中輸出功，在圓柱凸輪的推 程運動角(10)和回程運動角(11)內(nèi)運動的葉片(7)被圓柱凸輪(6)推離該環(huán) 形腔室的腔壁，且該葉片(7)兩側(cè)無壓差，不做功。
全文摘要
一種葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸，包括缸體(1)、轉(zhuǎn)子(2)、隔板(3)、工質(zhì)入口(4)、工質(zhì)出口(5)以及葉片(7)，轉(zhuǎn)子設(shè)置于缸體中，轉(zhuǎn)子和缸體之間形成環(huán)形腔室，隔板將該環(huán)形腔室的連續(xù)空腔隔斷，工質(zhì)入口(4)和工質(zhì)出口(5)分別位于隔板的兩側(cè)，該葉片式連續(xù)旋轉(zhuǎn)缸還包括用于引導(dǎo)葉片越過隔板的凸輪(6)。
文檔編號F01C1/344GK101586474SQ20091004960
公開日2009年11月25日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者華 周 申請人:華 周