[发明专利]同心旋转式流体机器

说明书

一种同心旋转式流体机器(100)具有能围绕旋转轴(108)相对于彼此旋转的第一主体(102)和第二主体(104)。所述主体(102，104)以一个位于另一个内侧的方式同轴地布置并在它们之间限定作业腔室(106)。多个门(110)由相应门坑(140)中的所述第二主体(104)支撑。每个门(110)均具有位于一端处的门柱(126)和位于相反端处的密封部(128)。每个门坑(140)均具有：接收门柱(126)的门保持凹部(142)；接收密封部(128)的门密封凹部(144)；和插入的脊(146)。所述密封部(128)在对应的门密封凹部内上下往复并始终与所述凹部(144)和所述第二主体(102)两者接触。当所述第一主体相对于所述第二主体旋转时，所述第一主体上的多个瓣片(112)导致所述门(110)围绕相应摆动轴(114)摆动。所述瓣片(112)和所述脊(146)被构造成使得瓣片(112)能够在相互径向对准时抵着脊(146)而形成大致密封。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年8月12日提交且题为“旋转式流体驱动器”的美国临时专利申请序列号61/864,752的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体涉及同心旋转式流体机器，诸如泵或马达/驱动器。

背景技术

同心旋转式流体机器可操作为泵，或者交替地操作为马达/驱动器。当操作为泵时，外部转矩被提供给机器的旋转部分，这又为流体提供正容积，从而提供泵送作用。当用作驱动器时，流体被泵送通过该机器，导致一个主体或部件相对于另一个旋转，从而提供转矩，该转矩可用于驱动工具、机构或系统。贯穿本说明书，术语“流体”应以其普通含义给出，并且包括液体、气体或者能够流动和/或以其它方式产生压力的其它物质或成分。流体的非限制性示例包括水、油、液态空气、液态氮气和钻探泥浆。

本公开涉及的同心旋转式流体机器类型的示例被公开在美国专利6,280,169、6,468,061、6,939,177和6,976,832中(所有这些专利的全部内容在此通过引用并入本文)。该类型的机器具有以一个位于另一个的内侧的方式同心地布置以在它们之间限定作业流体空间的转子和定子。转子和定子中的一个设置有一个或多个瓣片，而另一个设置有或支撑一个或多个门或叶片。转子和定子无论哪一个支撑着门有时会被称为机器的“支撑主体”。另一个有时被称为机器的“非支撑主体”。当该机器例如用作驱动器或马达时，流体被泵送通过机器，经由各种入口通入作业流体空间，并经由一个或多个出口离开作业空间。可移动的门或叶片始终维持在入口与出口之间，以将作业腔室有效地划分为交替的高压腔室和低压腔室。经由入口进入的流体压力均等地作用在作业腔室内的所有部件上，并因此具有导致转子旋转的效果。这又使门或叶片相对于出口逐步移动，使得最终高压流体本身被移位到旋转相邻的出口。

这样的机器的操作效率、制造容易性和失效敏感性取决于许多因素，包括但不限于：延伸到作业流体空间中的门/叶片的设计和构造；当被掠过的瓣片接触时使门或叶片缩回其中的凹部或槽的构造；瓣片抵着凹部/槽的相对构造和密封效率；以及相对运动部件之间的摩擦。

在具有一个或多个摆动门的机器中，在使转子和定子相对旋转期间，当门完全延伸时，瓣片与门之间的接触最初发生在与门的摆动轴相邻的位置处。随着旋转继续，最终使瓣片接触门的自由远端。为了形成有效密封，瓣片和门必须形成有基本匹配的弯曲表面，以在瓣片和门处于相互径向相邻关系时防止高压在门与瓣片之间泄漏至相邻低压侧。这在制造中提出了挑战：为了生产高公差规格的部件，不仅要尽量减少这种压力泄漏，而且要便于组成机器的部件的整体装配。

发明内容