[发明专利]交错环流式流体动力齿轮及构成的流体机

说明书

本发明公开了交错环流式流体动力齿轮及构成的流体机，动力齿轮包括圆柱体，沿圆柱体的周向在其外圆周壁上设有两个挡边，在每一个挡边的内侧壁上设有多个齿片，沿圆柱体的周向旋转任意一个挡边，使得分别位于两个挡边上的齿片交错分布后，在两个挡边之间形成一个环形流道；流体机包括动力齿轮以及壳体，在壳体内设有流体腔圆柱体固定在轴上，在壳体上设有开口，堵隔板将开口分隔成进口、出口。流体进入环形流道后，流入到流出的运动轨迹为一个波浪形的环形曲线，在流体依次交替冲击两排齿片后，流体冲击而形成的扭矩的方向相同，形成一个合转矩，当圆柱体上的每一个齿片均同时参与到能量转化的过程中后，以提高流体机的动力输出量。

技术领域

本发明涉及一种流体机，具体涉及交错环流式流体动力齿轮及构成的流体机。

背景技术

流体机，即交错环流齿轮式通用流体原动机，是能够将流体(液体和气体)的能量转化为旋转机械能的一种机械。风力机、水轮机和膨胀机可以直接或将能量转换为电能后带动从动机。水轮机、汽轮机和燃气轮机的工质分别为水、蒸汽和燃气。各种流体机械由于作用原理、结构形式和用途不同，所用工质的温度、流量和压力的差别也很大。根据工作原理，流体机械可分为容积式和动力式：容积式流体机械依靠运动元件改变工作容积来实现能量转化；动力式流体机械依靠高速旋转叶片与流体之间力的相互作用来转换能量，又称透平机械。

现有的动力式流体机械中，如图5和图6所示，特别是当有压流体进入到旋转齿轮中后，流体的活动区域被限定在相邻的两个齿条之间，即流体的活动空间被封闭，流体在该区域内四处流动，使得齿轮受到的合力相对较小，带动齿轮转动的速度较慢，因而转换形成的能量降低，进而导致流体机的动力输出量降低，无法有效实现能量转换。

发明内容

本发明目的在于提供交错环流式流体动力齿轮及构成的流体机，解决现有流体机能量转换率低的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

交错环流式流体动力齿轮，包括圆柱体，沿所述圆柱体的周向在其外圆周壁上设有两个挡边，在每一个所述挡边的内侧壁上设有多个齿片，沿所述圆柱体的周向旋转任意一个挡边，使得分别位于两个所述挡边上的齿片交错分布后，且在两个所述挡边之间形成一个环形流道。现有的流体机在使用时，一旦当有压流体进行到旋转齿轮中后，流体的活动区域被限定在相邻的两个齿条之间，即流体的活动空间被封闭，流体在该区域内四处流动，使得齿轮受到的合力相对较小，带动齿轮转动的速度较慢，因而转换形成的能量降低，进而导致流体机的动力输出量降低，无法实现能量转换；对此，申请人直接摒弃现有旋转齿轮的齿条分布方式，而是在圆柱体上设置A、B两排齿片，并且利用两个挡边对两排齿片的外侧进行遮挡，使得在圆柱体的外圆周壁上形成一个波浪形的环形流道，而两排齿片交错分布，使得流体进入环形流道后，流入到流出的运动轨迹为一个波浪形的环形曲线，在流体依次交替冲击两排齿片后，且在流体的运动方向上，因流体冲击而形成的扭矩的方向相同，即形成一个合转矩，当圆柱体上的每一个齿片均同时参与到能量转化的过程中后，圆柱体在单位时间内的转动速度加快，使得流体机最终的动力输出量大幅度提高，即克服了现有的流体机能量转化效率低的缺陷。进一步地，与现有转动齿轮相比，本技术方案中的流体在由入口进入到环形流道后，因受到A排的第一个齿片的阻挡作用后，会对圆柱体产生推动力，且因流体的流动性导致其容易变形，即在受到阻挡后容易改变运动方向，然后继续冲击B排的第一个齿片，在被阻挡后，再次折回至A排的第二个齿片上，如此循环往复，依次交替冲击A、B两排齿片；而沿环形流道中部移动的流体因受到两侧流体的反复干涉，同样会按照环形流道两侧流体的运动轨迹移动，直至环形流道内的所有流体在交替冲击所有的齿片后，再沿出口流出。

其中，流体在流动时产生能量包括动能和势能，两种能量均能推动圆柱体进行转动，以实现能量交换，一部分能量会在流动中因粘性阻力损失在过流部件上，而在本技术方案中流体沿环形轨迹进行环向流动，进而带动圆柱体转动，因此，除去沿机壳内壁流动的少部分流体阻力没对轮齿产生动力外，剩余流体的能量均转化在圆柱体上，继而使得流体能量交换的效率更加接近理论上的理想值。