步進旋轉活塞流體馬達的製作方法
2023-06-01 20:02:51
專利名稱：步進旋轉活塞流體馬達的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體馬達，特別是涉及一種步進旋轉活塞流體馬達。
現有技術中常見的流體馬達主要有活塞式、滑片轉子式、柱塞式、齒輪式及渦輪式等幾種，由於這些流體馬達各自都有其特點和優點，故分別用於不同埸合。其中，不足之處在於效率較低，滑片轉子式、活塞式、柱塞式等流體馬達的滑動配合面易磨損，需經常檢修，而渦輪式及活塞式流體馬達結構複雜，加工和裝配精度要求高，製造成本高，體積大。鑿巖機械氣動工具1995(3)報導了一種旋轉氣缸徑向活塞式氣動馬達，它包括缸體、設置在缸體上的四個圓筒形氣缸，兩氣缸的中心線處在同一直線上，另兩汽缸的中心線處在與其垂直且不相交的另一直線上，活塞的兩端分別插入四個氣缸內。偏心軸上有兩個相隔壁180°的偏心輪，偏心輪伸出殼體為功率輸出軸，兩活塞的中心圓孔與兩偏心輪配合，可在其上轉動。
本發明目的在於提供一種結構簡單，成本低且效率高的步進旋轉活塞流體馬達。
本發明步進旋轉活塞流體馬達是這樣實現的，它包括外殼、主軸及安裝在主軸上的轉動機構。外殼由左、右支撐板，與支撐板連接其上設置有流體進入口和流體出口的左右殼體構成。殼體內緣上有棘輪，可為兩個部件，也可為一個部件；轉動機構包括安裝在主軸上且由步進主盤和步進附盤構成的左右兩個步進轉子，安裝在主軸上的左右兩個恆動盤，安裝在恆動盤與步進轉子之間的內離合器，安裝在步進轉子與殼體間的外離合器，以及安裝在殼體上且與步進附盤配合的減速儲能機構。恆動盤外緣有棘輪，可由兩個部件構成，也可為一個部件。其中，殼體上的進入口和排出口均為兩個。步進轉子由固定在主軸上的步進主盤，與步進主盤連接成一整體的步進附盤組成，步進主盤外緣上有一組對稱的活塞，兩個步進主盤上的活塞交叉分布在同一環形活塞缸內，環形活塞缸由四個缸構成，每個活塞缸均由左右殼體之間形成的環形空間內表面、步進主盤的外緣及活塞的一個側面構成。步進主盤活塞上設置有防撞彈簧，均固定在活塞旋轉方向一側。主要功能是，當步進主盤旋轉後，其上的防撞彈簧碰到另一靜止的步進主盤的活塞時，進行第一次減速並將其動能儲存於防撞彈簧內，並在下一轉動衝程的初期將所儲存的彈性勢能施放給另一靜止的步進主盤，推動它轉動作功，同時也能防止第一次減速時活塞間的直接碰撞作用；減速儲能機構由通過其上的轉軸安裝在殼體上的儲能盤，安裝在儲能盤偏心凹槽內的儲能彈簧，一端固定在殼體上，另一端繞在儲能盤轉軸上的復位渦卷彈簧，以及一端固定在步進附盤上，另一端與儲能彈簧配合的碰撞柱組成。其主要功能是，在第一次減速儲能之後，一個轉動衝程將要結束時，能自動進行第二次減速儲能，即當轉動的步進主盤繼續推動靜止的步進主盤共同轉動到某一位置時，後一步進附盤上的碰撞柱碰到儲能彈簧時，進行第二次減速並將動能儲存在儲能彈簧內，在下一個轉動衝程的初期將所儲存的彈性勢能施放給另一步進轉子，推動它轉動做功；內離合器由安裝在步進附盤上且與恆動盤上的棘輪配合的偏心棘爪，其一端固定在步進附盤上，另一端固定在偏心棘爪上的壓縮彈簧組成。其主要功能是，使步進附盤與恆動盤之間在一定的時間內自動結合或脫離，當結合時，步進附盤(連同步進主盤)進行步進轉動，並帶動恆動盤一起轉動，當脫離時，步時附盤(連同步進主盤)靜止不動；外離合器由安裝在步進附盤上且與殼體上的棘輪配合的偏心棘爪，其一端固定在殼體上，另一端固定在偏心棘爪上的壓縮彈簧組成。其主要功能是，能使步進附盤與殼體間在一定的時間內自動結合或脫離，當結合時，步進附盤(連同步進主盤)同殼體一起靜止不動，當脫離時，步進附盤(連同步進主盤)進行步進轉動；當做功介質為氣體時，應在殼體上安裝自動提前關閉閥，同時在步進附盤上固定一個凹凸輪，自動提前關閉閥由閥體，設置在閥體內的閥芯，與閥芯上連成一體並伸入殼體內且與步進附盤凹凸輪配合的轉柄，及一端固定在轉柄上，另一端固定在殼體上的復位彈簧組成。當步進附盤轉到一定位置時，其上的凹凸輪開始撥動轉柄轉動，將該閥提前關閉，即提前切斷高壓氣源，使已進入活塞缸內的氣體在此之後能充分膨脹做功，達到節能目的。
本發明步進旋轉活塞流體馬達的工作原理是，每個工作循環分為四個轉動衝程，第一個轉動衝程為在高壓流體的推動下，左步進轉子靜止而右步進轉子轉動至180度，第二個轉動衝程為右步進轉子靜止而左步進轉子轉動180度，第三個衝程為左步進轉子靜止而右步進轉子轉動180度，第四個轉動衝程為右步進轉子靜止而左步進轉子轉動180度，各轉子復位至起始位置，完成一個工作循環。其工作過程如下高壓流體從進入口流入，當左步進主盤上的活塞受高壓流體的壓力作用時，產生反向轉動趨勢，而左步進附盤通過左邊的外離合器與殼體結合成固定不動的整體，即左步進轉子靜止，此時，左邊的步進轉子與殼體內腔組成高壓環形活塞缸和低壓環形活塞缸，在高壓活塞缸內，不斷流入的高壓流體同時推動右步進主盤的活塞正向(順時針)轉動，右步進附盤隨之轉動，即右步進轉子轉動，並通過內離合器與右恆動盤結合，右恆動盤轉動，經主軸向外輸出動能。在轉動做功的過程中，高壓環形活塞缸逐漸增大，而低壓活塞缸逐漸縮小。當右步進主盤上的活塞轉到接近低壓環形活塞缸的排出口時，其上的防撞彈簧與左步進主盤相遇，防撞彈簧被壓縮並儲能，右步進主盤減速，即第一次減速。當防撞彈簧被子壓縮至極限時，右步進主盤通過該彈簧推動左步進主盤以較低的速度一起繼續轉動，當轉動至該衝程的終點時，左步進主盤上的活塞封住了高壓流體的進入口，右步進主盤上的活塞封住了低壓流體的排出口，此時，高壓流體不再做功，左右兩步進轉子靠其慣性仍以較低的速度繼續轉動，當左步進附盤上的碰撞柱與儲能彈簧相遇時，儲能彈簧被壓縮、儲能，右步進轉子第二次減速，左步進轉子隨之減速，儲能彈簧被壓縮至極限時，第一轉動衝程到達終點，該終點也為第二轉動衝程的起點。此時，高壓流體從進入口流入，同理，推動左步進主盤上的活塞，使左步進主盤轉動，左步進附盤隨之轉動，即左步進轉子由靜止逐漸變為轉動狀態，而右步進轉子則由轉動狀態變為靜止狀態，第二轉動衝程的終點即第三轉動衝程的起點。此時，高壓流體從進入口流入，同理，推動右步進主盤上的活塞，使右步進主盤轉動，右步進附盤隨之轉動，即右步進轉子由靜止逐漸變為轉動狀態，而左步進轉子則由轉動狀態變為靜止狀態，第三轉動衝程的終點即第四轉動衝程的起點。此時，高壓流體從進入口流入，同理，推動左步進主盤上的活塞，使左步進主盤轉動，左步進附盤隨之轉動，即左步進轉子由靜止逐漸變為轉動狀態，而右步進轉子則由轉動狀態變為靜止狀態，完成一個轉動工作循環。第四轉動衝程的終點即下一個轉動工作循環中的第一轉動衝程的起點。如此循環，使左、右兩步進轉子交替作功，推動左、右恆動盤轉動，通過主軸不斷將動能輸出。
本發明步進旋轉活塞流體馬達的優點在於1)效率高且節能。流體作用在活塞上的力的方向與活塞轉動方向一致，無分力；流體在馬達內流動時，內漏損失、摩阻損失、渦流損失、靜壓能頭損失及動壓能頭損失均較常規流體馬達小；轉子無軸向推力，故無側摩擦損失；2)工藝性好，成本低。主要零部件為環形件，且以中心軸為基準，即是精度要求較高的型面也均為圓柱面或平面，故易加工，易裝配；3)主要零部件使用壽命長，體積小，重量輕。主要用於空氣動力汽車、新型小水電及新式魚雷等設施上。
下面結合附圖詳細說明本發明實施例。
圖1本發明結構示意2圖1中的A-A剖視3圖1中的B-B剖視圖本發明步進旋轉活塞流體馬達包括外殼、主軸5及安裝在主軸5上的轉動機構。外殼由左右支撐板6、11，與左右支撐板6、11連接其上設置有流體進入口20和流體排出口19的左右殼體7、8構成，左、右殼體7、8內緣上有與其成一體棘輪27。轉動機構包括安裝在主軸5上的步進主盤1、2和與步進主盤連接固定為一體的步進附盤3、12構成的左右兩個步進轉子，安裝在主軸5上的左右兩個恆動盤4、15，安裝在左右恆動盤4、15與步進轉子之間的內離合器，安裝在步進轉子與左、右殼體7、8間的外離合器，以及安裝在左、右殼體7、8上且與左、右步進附盤3、12配合的減速儲能機構。左、右恆動盤4、15外緣有與其為一體的棘輪27。其中，左、右步進主盤1、2外緣上有一組對稱的活塞28，左、右步進主盤1、2上的活塞28交叉分布在同一環形活塞缸內，環形活塞缸由四個缸構成，每個活塞缸均由左右殼體7、8之間形成的環形空間內表面、左、右步進主盤1、2的外緣及活塞28的一個側面構成。左、右步進主盤1、2的活塞上28設置有防撞彈簧17，均固定在活塞28旋轉方向一側；減速儲能機構由通過其上的轉軸29安裝在左、右殼體7、8上的儲能盤9，安裝在儲能盤9偏心凹槽內的儲能彈簧10，一端固定在左、右殼體7、8上，另一端繞在儲能盤9轉軸29上的復位渦卷彈簧26，以及一端固定在左、右步進附盤3、12上，另一端與儲能彈簧10配合的碰撞柱13組成；內離合器由安裝在左、右步進附盤3、15上且與左右恆動盤4、15上的棘輪27配合的偏心棘爪16，其一端固定在左、右步進附盤3、12上，另一端固定在偏心棘爪16上的壓縮彈簧18組成；外離合器由安裝在左、右步進附盤3、12上且與左、右殼體7、8上的棘輪27配合的偏心棘爪18，其一端固定在左、右殼體7、8上，另一端固定在偏心棘爪16上的壓縮彈簧18組成，自動提前關閉閥包括閥體24，安裝在閥體24內的閥芯25，與閥芯25連成一體並伸入殼體8內且與步進附盤12上的凹凸輪21配合的轉柄23，以及一端固定在轉柄23上，另一端固定在殼體形上的復位彈簧22。
權利要求
1.一種步進旋轉活塞流體馬達，包括外殼、主軸及安裝在主軸上的轉動機構，其特徵在於外殼由左右支撐板，與支撐板連接其上設置有流體進入口和流體出口的左右殼體構成；轉動機構包括安裝在主軸上且由步進主盤和步進附盤構成的左右兩個步進轉子，安裝在主軸上的左右兩個恆動盤，安裝在恆動盤與步進轉子之間的內離合器，安裝在涉進轉子與殼體間的外離合器，以及安裝在殼體上且與步進附盤配合的減速儲能機構。
2.如權利要求1所述的步進旋轉活塞流體馬達，其特徵在於步進轉子由固定在主軸上的步進主盤，與主盤連接成一整體的步進附盤組成，步進主盤外緣上設置有一組對稱的活塞，兩個步進主盤上的活塞交叉分布在同一環形活塞缸內，步進主盤活塞上設置有防撞彈簧；步進附盤上固定有凹凸輪。
3.如權利要求1所述的步進旋轉活塞流體馬達，其特徵在於內離合器由安裝在步進附盤上且與恆動盤上的棘輪配合的偏心棘爪，其一端固定在步進附盤上，另一端固定在偏心棘爪上的壓縮彈簧組成。
4.如權利要求1所述的步進旋轉活塞流體馬達，其特徵在於外離合器由安裝在步進附盤上且與殼體上的棘輪配合的偏心棘爪，其一端固定在殼體上，另一端固定在偏心棘爪上的壓縮彈簧組成。
5.如權利要求1所述的步進旋轉活塞流體馬達，其特徵在於減壓儲能機構由通過其上的轉軸安裝在殼體上的儲能盤，安裝在儲能盤偏心凹槽內的儲能彈簧，一端固定在殼體上，另一端繞在儲能盤轉軸上的復位渦卷彈簧，以及一端固定在步進附盤上，另一端與儲能彈簧配合的碰撞柱組成。
6.如權利要求1所述的步進旋轉活塞流體馬達，其特徵在於殼體上安裝有自動提前關閉閥。
7.如權利要求6所述的步進旋轉活塞流體馬達，其特徵在於自動提前關閉閥的閥芯上有與其連成一體且伸入殼體內與步進附盤上的凹凸輪相配合的轉柄。
全文摘要
本發明提供一種步進旋轉活塞流體馬達,包括由左右支撐板,與支撐板連接其上設置有流體進入口和流體出口的左右殼體組成的外殼;由安裝在主軸上且由步進主盤和步進附盤構成的左右兩組步進轉子,安裝在主軸上的左右兩恆動盤,安裝在恆動盤與步進轉子之間的內離合器,安裝在步進轉子與殼體間的外離合器,以及安裝在殼體上且與步進附盤配合的減速儲能機構。使用壽命長,效率高,成本低。主要用於空氣動力汽車、新型小水電及新式魚雷等設施上。
文檔編號F03C2/00GK1321830SQ01107279
公開日2001年11月14日 申請日期2001年3月26日 優先權日2001年3月26日
發明者莊海航 申請人:莊海航