[发明专利]转轮曲线旋缸转子泵动力机

说明书

技术领域

本发明是一种转轮旋曲线旋缸转子活塞泵，涉及气体压缩泵、流体输送泵及水力机械蒸汽动力机械技术领域。

背景技术

目前所使用的以活塞往复运动的压缩气泵及各种流体输送泵，多数采用曲轴连杆结构来推动活塞运动的，但是该种结构存在很多不足之处，如活塞在对气体介质进行压缩过程中，因气体介质在压缩过程中体积缩小对活塞的反压力会越来越大，使气泵对外力的需求变为间歇爆发式的，恒扭矩外力作用无法适应这种结构的工作需求，从而产生大量无法消除的弊病；本人于2011年12月22日申请了一项转轮曲线侧滑式压缩机的发明专利，申请号：201110434321.9，公开了一种对外力恒定需求的一种转轮曲线运动结构的压缩机，通过对上述发明的深入研究和进一步改进，发明一种近似于电动机结构的转子活塞泵，来不断提活塞泵的各项性能指标，替代和淘汰目前所使用的各种气体压缩真空泵，同时该结构还适用与流体输送的各种流体泵，及利用流体泵进行水势能工作转换的动力发电机械装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种转轮曲线转子活塞泵动力机来提高气泵、流体泵以及水或蒸汽动力机械的各项性能。

为达到上述目的，所采取的技术措施是：泵动力机的结构由转轮套体与旋缸转子组成，旋缸转子悬浮在转轮套体内部可相对旋转运动，该旋缸转子由旋缸体、活塞组件、上转轴与传动转轴组成；旋缸体的形状为圆柱体，该旋缸体由缸套座、缸盖与密封垫组成；缸套座的底部固定有传动转轴，该缸套座的开口顶部固定有缸盖，该缸套座与缸盖之间有密封垫；缸盖中心顶部连接有上转轴，该上转轴与传动转轴分别串接在旋缸体的两端并与旋缸体一起在同一轴心线上同心旋转，该缸盖的顶部还固定有转轮阀盘，该转轮阀盘内有一条进排通道，该进排通道通过缸盖并与缸套座内部的缸室相通，该进排通道的进排道口在转轮阀盘的密封滑动面上，内端口在缸盖的内侧；在缸套座的中下壁体上有一个或一个以上长方形的滑动槽口，该滑动槽口穿透缸套座的座体，该滑动槽口在缸套座座体上垂直分布；活塞组件由活塞、活塞密封件、活塞连杆、滑动臂、滑动件和连杆垂直滑动套组成；活塞的下部固定有活塞连杆，该活塞连杆的侧面固定有滑动臂，滑动件固定或套在滑动臂的顶杆上；活塞在缸室中滑动，并通过活塞密封件进行滑动密封；滑动臂穿在缸套座上的滑动槽口中，该滑动臂的左侧臂面与右侧臂面分别与滑动槽口的滑动侧壁面接触垂直滑动，该滑动臂或杆顶上的滑动件伸出滑动槽口；连杆垂直滑动套外部与缸套座内部壁面固定，活塞连杆在连杆垂直滑动套的内部随着着活塞往复运动上下垂直滑动。在旋缸转子的外部有一转轮套体，该转轮套体由转轮体、轮盘套盖、下转轮端盖与密封圈组成；轮转体的上端固定有轮盘套盖，下端固定有与下转轮端盖，该轮盘套盖的中空部固定有轴承密封件，上转轴套在轴承密封件内可自由转动，上转轴穿过轮盘套盖或在轮盘套盖内部；下转轮端盖中空部固定有另一轴承密封件，传动转轴套在下转轮端盖的该轴承密封件内可自由转动，传动转轴轴头从转轮套体的下转轮端盖中伸出；轮盘套盖的转轮阀套套在转轮阀盘的外侧，组成一个旋转交换阀，该旋转交换阀转轮阀套的进管口排管口分别连接有进管与排管；转轮阀套的内滑套面上开有进管弧形沟与排管弧形沟，进管弧形沟与排管弧形沟以轮盘套盖的旋转圆心同心弧形分布，进管口与进管弧形沟相通，排管口与排管弧形沟相通；旋转交换阀的转轮阀盘的滑动密封面与转轮阀套的内滑套面密封接触内并能滑动旋转，内滑套面进管弧形沟与排管弧形沟的两侧有密封槽，密封槽中有密封圈，该密封圈与滑动密封面形成滑动密封；进管弧形沟与排管弧形沟在滑动密封面的作用下形成独立互不相通的腔体，滑动密封面上的进排道与内滑套面滑动密封，转轮阀盘旋转，进排道口与进管弧形沟滑动接触，进排通道与进管弧形沟相通，流体从进管进入进管弧形沟通过进排通道进入缸室内部，活塞进入吸入流体过程；进排道口滑过进管弧形沟与内滑套面接触密封，活塞进入流体排出过程，缸室内流体排出，进排道口滑进排管弧形沟，该流体从缸室内通过进排通道的进排道口进入排管弧形沟并通过排管排出，该流体排出过程结束，进排道口滑动离开进管弧形沟与内滑套面短暂接触密封后与进管弧形沟接触，活塞又进入流体吸入过程。转轮体的内壁上有一条或一条以上的独立或交叉分布的曲线环形轨槽，旋缸转子转动，滑动臂上的滑动件在曲线环形轨槽中做曲线环形滑动旋转，同时滑动件带动滑动臂在滑动槽口中上下往复运动及推动活塞往复运动，同一活塞连杆上的多个滑动臂上的滑动件可在多条交叉分布的曲线环形轨槽中滑动，多条曲线环形轨槽在转轮体的内壁分布的曲线起伏度相同，滑动件滑过有交叉槽口曲线环形轨槽，该滑动件的长度大于宽度，便于滑过交叉槽口在同一条曲线环形轨槽中滑动，同一滑动臂上的一个滑动件只能在一条曲线环形轨槽中滑动，多个滑动臂往复运动的速度相同，保证活塞直线往复运动的稳定性；工作介质的流体为气体时，曲线环形轨槽由吸入槽、压缩槽与排出槽组成；曲线环形轨槽的吸入槽与滑动件接触滑动，滑动件从吸入槽与排出槽的上交汇点开始向下移动，滑动臂在滑动槽口内定向滑动，滑动臂带动活塞连杆在连杆垂直滑动套内垂直向下滑动，活塞连杆带动活塞向下运动，该活塞在缸室内由上止点向下运动，与缸室相通的进排气道的进排道口滑入进管弧形沟，该活塞下行，气体在活塞作用下进入缸室内开始进气过程，该滑动件下行到吸入槽与压缩槽的下交汇点后进入压缩槽内滑行，活塞下行到下止点后上行，进排气道口离开进管弧形沟与内滑套面滑动接触被关闭后开始压缩过程；滑动件滑行到排出槽，活塞进入排气过程，进排道口滑入进管弧形沟内，缸室内的压缩气体在活塞的推动下，通过进排道口、弧形排气沟及排管排出，滑动件从排出槽滑过回到吸入槽，同时进排道口滑出排管弧形沟，旋缸转子旋转一圈，活塞往复运动一次，完成进气、压缩与排气三个过程；在排出槽的上端有一段上平滑段，该上平滑段另一端与吸入槽连接，滑动件滑入该上平滑段时，滑动件环形滑动并停止上下往复运动，同时活塞在上止点处静止；曲线环形轨槽在转轮体圆周内壁分布的弧形角度与曲线起伏度根据旋缸转子在运动过程中所受阻力进行调节分布，滑动件在曲线环形轨槽中运动，将活塞的垂直作用力传导变为对曲线环形轨槽的压力，当转轮套体相对静止时，旋缸转子克服来自活塞工作阻力旋转，活塞工作阻力是不断有规律变化的，通过调整曲线环形轨槽分布的垂直弧形角度及分布弧形垂直距离，将活塞工作阻力变为对滑动件恒定的牵引力，实现恒定扭矩输入工作；在压缩过程中气体体积缩小对活塞反压力增大对动力的需求越来越大，压缩槽与排出槽在转轮体的圆周内壁由下交汇点到上交汇点的分布角度由大逐渐变小来适应反压力的不断增大，滑动件对压缩槽与排出槽压力越来越大，旋缸转子旋转的阻力随着压缩槽与排出槽弧形分布角度变小变化不大，但滑过压缩槽与排出槽的行程及垂直距离变大，滑动件推动活塞向上运动的速度由快变慢，该滑动件在吸入槽中的滑动阻力相对压缩槽与排出槽要小；吸入槽垂直环形角度相对较小，滑动件在吸入槽滑动的垂直行程要小；旋缸转子旋转，滑动件通过上平滑段时，进排道口从排管弧形沟滑出与内套滑面完全密封滑出后再进入进管弧形沟，这样压力气体被完全排出不通过进排道口倒流；滑动件从压缩槽滑入排出槽时，进排道口从内滑套面密封滑入排管弧形沟，压缩气体从缸室内通过进排通道及排管排出；为了减少工作压力与排管外气体压力差消除喘振现象，压缩气体排出的工作压力可通过调整压缩槽与排出槽到上交汇点的垂直距离来控制，压缩槽到上交汇点的垂直距离与排出槽到上交汇点的垂直距离之比越大，排出的压缩气体压力越高。流体的工作介质为液体时，曲线环形轨槽由吸入槽与排出槽组成，根据液体的特性，吸入槽与排出槽弧形分布的角度变化不大，吸入槽与排出槽分布的环形垂直距离可根据吸程及扬程的工作需要选择分布，当工作吸程耗用功率大于扬程耗用功率，吸入槽在旋缸体圆周内壁分布的垂直环形角度大于排出槽在旋缸体圆周内壁分布的垂直环形角度，两个角度之和为360°；在吸入槽的上末端有一段上平滑段，该平滑段另一端与排出槽在上交汇点连接，滑动件通过该上平滑段时，活塞在上止点处静止，进排道口从进管弧形沟滑出与内滑套面接触滑动密封再滑入排管弧形沟中，这一过程中活塞停止对液体产生压力；在排出槽的下末端有一段下平滑段，滑动件通过该下平滑段时，活塞在下止点处静止，进排道口从排管弧形沟中滑出与内滑套面接触滑动密封再滑入进管排气沟中，这一过程中，活塞停止对液体产生压力；曲线弧形轨槽吸入槽的分布从上交汇点向下交汇点顺时针方向分布，滑动件在吸入槽顺时针曲线滑动，旋缸转子顺时针方向旋转，反之逆时针方向旋转；转轮体上下两侧与旋缸转子之间有密封圈进行滑动密封，润滑油在旋缸转子内部及转轮体与旋缸转子之间，通过旋缸转子旋转离心飞溅润滑工作。旋缸转子的传动转轴与动力机的传动轴连接件同心连接，旋缸转子通过动力机进行旋转工作；该动力机的传动轴连接件还可固定在转轮套体的外部进行旋转工作，上转轴与传动转轴固定在泵体上，转轮阀盘的滑动密封面上有两个对称的进管口与排管口，进管口与进管相通排管口与排管相通，缸盖连接有一条进入管及一条排出管，进入管的一端管口在滑动密封面上的进管口附近不相互连通，另一端管口在缸室的内部，排出管的一端管口在滑动密封面上的排管口附近不相互连通，另一端管口在缸室内部，转轮阀套内的进管弧形沟与排管弧形沟在与滑动密封面接触形成两个滑动密封的腔体，进管的进管口与进入管的管口同时在进管弧形沟内，流体从进管进入进管弧形沟通过进入管进入缸室内部，转轮阀套旋转，进管弧形沟滑过进管口与管口并通过转轮阀套的内滑套面接触滑动密封；排管的排管口与排出管的管口滑入排管弧形沟，流体从排出管进入排管弧形沟及通过排管排出，该排管弧形沟滑过排管的排管口及排出管的管口，排管口和管口与内滑套面接触密封滑动排出过程结束。