一种动力传动装置以及气动马达的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种动力传动装置以及气动马达，属于动力机械领域，包括转子、叶片及定子；转子与叶片转动连接，该转子上设有闭合面以及张开面，闭合面以及张开面位于叶片的两侧；转子设于定子内部，转子上设有伸出定子的输出轴；定子上设有入口以及出口，该定子的内壁包括大半圆段以及小半圆段，小半圆段的半径小于大半圆段的半径，小半圆段与大半圆段圆弧过渡，转子与大半圆段以及小半圆段的轴线重合；当叶片与张开面贴合时叶片与大半圆段间隙密封，当叶片与闭合面贴合时叶片与小半圆段间隙密封。这种动力传动装置以及气动马达在使用一年左右才需要维修维护，极大的提高了使用寿命，降低了维护成本。
【专利说明】-种动力传动装置以及气动马达
【技术领域】
[0001] 本发明涉及动力机械领域，具体而言，涉及一种动力传动装置以及气动马达。
【背景技术】
[0002] 动力机械是推动人类文明发展的重要的工具，主要分为气动机械、水力机械和热 力机械三大类，动力传动装置是动力机械内部最重要的装置之一，其中叶片式传动装置为 动力传动装置中重要的方式之一。
[0003] 现有技术中叶片式传动装置主要包括定子、转子和叶片，叶片放置于转子叶片槽， 气流或者水流或者其他流体流入定子内，叶片从叶片槽滑出，流体吹动叶片，带动转子转 动，输出扭矩。叶片在转动时，叶片与定子内壁接触，产生剧烈摩擦，叶片及定子极容易损 坏；同时，转子叶片槽有夹角且坚硬，在流体压力作用下，叶片端面被转子叶片槽夹角刮 衬，随着叶片在叶片槽中进出滑动，导致叶片被切削，磨损，变形，最终将叶片折断损坏。综 上所述，现有技术中动力传动装置使用寿命极低，平均300小时需更换叶片，800小时定子 内壁磨损，维护成本极高。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种动力传动装置以及气动马达，旨在解决上述问题。
[0005] 本发明是这样实现的：
[0006] -种动力传动装置，包括转子、叶片及定子；
[0007] 所述转子与所述叶片转动连接，该转子上设有闭合面以及张开面，所述闭合面以 及张开面位于所述叶片的两侧；
[0008] 所述转子设于所述定子内部，转子上设有伸出定子的输出轴；
[0009] 所述定子上设有入口以及出口，该定子的内壁包括大半圆段以及小半圆段，所述 小半圆段的半径小于所述大半圆段的半径，小半圆段与大半圆段圆弧过渡，所述转子与大 半圆段以及小半圆段的轴线重合；
[0010] 当叶片与所述张开面贴合时叶片与大半圆段间隙密封，当叶片与所述闭合面贴合 时叶片与小半圆段间隙密封。
[0011] 进一步地，所述张开面上设有连接所述叶片的复位弹簧。
[0012] 进一步地，所述闭合面的边缘设有凹槽。
[0013] 进一步地，所述叶片上设有活页轴，所述闭合面与所述张开面的交接处设有活页 孔，所述活页轴设于所述活页孔内。
[0014] 进一步地，所述间隙密封的间隙为0. 02mm-0. 04mm。
[0015] 进一步地，所述叶片有3-5个。
[0016] 进一步地，所述小半圆段与所述定子的内壁固定连接。
[0017] 进一步地，所述定子、转子以及叶片用钢制成。
[0018] 进一步地，所述叶片包括两个平面以及一个弧面，当所有叶片与所述闭合面贴合 时，所有所述弧面的轴线与所述转子的轴线重合。
[0019] 一种包含所述动力传动装置的气动马达，所述定子外套设有壳体，所述壳体两端 密封连接有前壳盖以及后壳盖，所述输出轴伸出所述前壳盖，所述输出轴与所述前壳盖以 及后壳盖之间设有滚动轴承。
[0020] 本发明通过这样的设计得到了一种动力传动装置，该动力传动装置在使用时，流 体从入口进入定子内，推动叶片张开，与转子的张开面贴合，此时，转子与定子大半圆段间 隙密封。在流体作用下，叶片带动转子转动，当叶片转动至出口处，流体从出口流出，叶片恢 复自由状态。随着转子的转动，叶片转至小半圆段，受圆弧段弧面的力叶片与转子的闭合面 贴合，在小半圆段处叶片与小半圆段间隙密封。叶片与转子转动连接，在叶片张开与闭合两 个状态时与转子都是面接触，极大的降低了转子对叶片的压强；同时，在整个运行过程中， 叶片不与定子的内壁接触，因此不产生摩擦，不存在损坏定子内壁以及叶片的情况。这种动 力传动装置在使用一年左右才需要维修维护，极大提高了使用寿命，降低了维护成本。
[0021] 本发明提供的气动马达，其工作原理即为上述动力传动装置工作原理，其中流体 为气流。这种气动马达具有使用寿命长、维护成本低的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1示出了现有技术中叶片式气动马达的结构；
[0023] 图2示出了本发明第一实施例提供的动力传动装置的结构；
[0024] 图3示出了本发明第二实施例提供的气动马达的结构；
[0025] 图4示出了本发明第三实施例提供的气动马达的结构；
[0026] 图5示出了本发明第三实施例提供的气动马达叶片的结构；
[0027] 图6示出了本发明第三实施例提供的气动马达转子的结构。
【具体实施方式】
[0028] 请参阅图1，现有技术中叶片式的动力传动装置主要包括定子、转子和叶片，叶片 放置于转子叶片槽，流体流入定子内，叶片从叶片槽滑出，流体吹动叶片，带动转子转动，输 出扭矩。叶片转动时，在A处，叶片与定子内壁接触，产生剧烈摩擦，叶片及定子极容易损 坏；同时，在B处，转子叶片槽有夹角且坚硬，在流体推力作用下，叶片端面被转子叶片槽 夹角刮衬，随着叶片在叶片槽中进出滑动，导致叶片被切削，磨损，变形，最终将叶片折断损 坏。
[0029] 请参阅图2,本发明提供的动力传动装置包括转子101、四个叶片201及定子301 ; 转子101与叶片201转动连接，该转子101上设有闭合面102以及张开面103,闭合面102 以及张开面103位于每个叶片201的两侧；转子101设于定子301内部，转子101上设有伸 出定子301的输出轴106 ;定子301上设有入口 307以及出口 308,该定子301的内壁包括 大半圆段304以及小半圆段305,小半圆段305的半径小于大半圆段304的半径，小半圆段 305与大半圆段304之间采用圆弧过渡，入口 307设置在圆弧段；当叶片201与张开面103 贴合时叶片201与大半圆段304有0. 02mm间隙，当叶片201与闭合面102贴合时叶片201 与小半圆段305有0. 02mm间隙。转子101与大半圆段304以及小半圆段305的轴线重合。 定子301、转子101以及叶片201均用钢制成。
[0030] 该动力传动装置在使用时，流体从入口 307进入定子301内，推动叶片201张开， 与转子101的张开面103贴合。在流体作用下，叶片201在大半圆段304转动，带动转子 101转动，当叶片201转动至出口 308处，流体从出口 308流出，叶片201恢复自由状态。
[0031] 随着转子101的转动，叶片201转至小半圆段305,受圆弧段的力叶片201与转子 101的闭合面102贴合，在小半圆段305处，叶片201与小半圆段305有0.02mm间隙。叶片 201与转子101转动连接，在叶片201张开与闭合两个状态时与转子101都是面接触，极大 的降低了转子101对叶片201的压强；同时，在整个运行过程中，叶片201不与定子301的 内壁接触，因此不产生摩擦，不存在损坏定子301内壁以及叶片201的情况。转子101与大 半圆段304以及小半圆段305轴线重合，使叶片201在大半圆段转动时保持间隙密封状态， 极好的保证了动力传动装置的密封性能。
[0032] 现有技术中的叶片式动力传动装置由于叶片201与定子301内壁及叶片槽均存在 较大摩擦，因此只能将叶片采用胶木或合成工程塑料来减小摩擦对叶片的磨损。在本发明 中，由于叶片201与定子301内壁及转子101均不存在摩擦，因此不需要采用胶木或合成工 程塑料来制成叶片，钢制的叶片具有较好的硬度，因此使用寿命较长；此外，钢制的叶片可 进行多种热处理工艺来处理，以满足不同的需求。另外，叶片201与定子301的内壁之间 0. 02mm的间隙一方面能够确保二者不存在摩擦，另一方面，这样的间隙能使叶片201与定 子301的内壁间产生油膜，不会漏气。
[0033] 请参阅图3,本发明第二实施例提供的气动马达包括第一实施例中动力传动装置 的全部特征，其中，通入入口 302的流体为气流。定子301外套设有壳体401，壳体401两端 密封连接有前壳盖402以及后壳盖403,输出轴106伸出前壳盖402,输出轴106与前壳盖 402以及后壳盖403之间设有滚动轴承405。
[0034] 优选地，滚动轴承405为向心球轴承。向心球轴承能够较好的承受径向力以及轴 向力。
[0035] 优选地，定子301与前壳盖402以及后壳盖403之间设有密封盘404,输出轴106 与前壳盖402之间设有密封圈406,密封圈406位于向心球轴承的外部。密封圈406以及密 封盘404能够保证该气动马达的密封性能。
[0036] 请参阅图4-图6,本发明第三实施例提供的气动马达包括第二实施例中气动马达 的全部特征，当叶片201与张开面103贴合时叶片201与大半圆段304有0. 04mm间隙，当 叶片201与闭合面102贴合时叶片201与小半圆段305有0. 04mm间隙。0. 04mm的间隙也 能够确保二者不存在摩擦，以及使叶片201与定子301的内壁间产生油膜，不会漏气。
[0037] 在张开面103上设有连接叶片201的复位弹簧306,复位弹簧306对叶片201有向 闭合面的张力。
[0038] 叶片201行至出气口 303后，气流从出气口 303排出，叶片201受复位弹簧306的 张力与闭合面102贴合。复位弹簧306的设置使叶片201不与定子内壁接触即可与闭合面 102贴合，进一步地增加了叶片201的使用寿命。
[0039] 在闭合面102的边缘设有凹槽105。凹槽105使进气口 302的气流更容易推动叶 片201张开，增强了马达的稳定性。
[0040] 本实施例中，叶片201与转子101转动连接方式为：叶片201上设有活页轴202， 闭合面102与张开面103的交接处设有活页孔104,活页轴202设于活页孔104内。这种设 计比较容易加工，同时成本较低。
[0041] 此外，本实施例内小半圆段305作为单独的部件与定子301分开制作，最后将小半 圆段305与定子301的内壁固定连接。这种设计方式使定子301方便加工，容易控制精度， 提高了马达稳定性。
[0042] 本发明提供的气动马达中，小半圆段305两个端点之间的弦长为L ;叶片201与闭 合面102贴合时，叶片102与张开面103之间的最大垂直距离为C，叶片102与闭合面102 之间的最大垂直距离为D，其中，L大于C，且L大于D。这样的设计使马达在运行过程中不 会从小半圆段漏气，保证了马达的密封性。
[0043] 叶片201包括两个平面以及一个弧面，在叶片张开与闭合时，两个平面分别与张 开面和闭合面贴合；当所有叶片201与闭合面102贴合时，所有弧面的轴线重合且与所述转 子101的轴线重合。这种设计可使转子101与所有叶片201同时使用外圆磨床加工，公差 容易精确控制，同时易掌控与定子301内大半圆段304与小半圆段305的配合尺寸。本发 明提供的气动马达，除活页轴202与活页孔104需线切割工艺外，其余均可普通机械加工制 作完成，亦好保证各尺寸公差，形位公差，因此制作装配简单，造价低廉。做功腔为环形腔， 容积较大，因此相比同功率气动马达起动扭矩大，重量轻，体积小。本发明提供的气动马达 由于叶片201在转动时不产生摩擦，因此相比现有技术中的叶片式气动马达具有总效率高 的特点。
[0044] 此外，各部件做防腐处理后，可接入高压蒸汽，作为新型汽轮机的使用。还可采用 定子在内、转子在外的设计方式来设计该气动马达。
[0045] 本发明提供的动力传动装置不仅仅适用于气动马达，同样适用于其他大小型动力 机械设备。例如，一种包含了本发明第一实施例提供的动力传动装置全部特征的汽轮机，其 中，通入入口 302的流体为汽流；或者，一种包含了本发明第一实施例提供的动力传动装置 全部特征的水轮机，其中，通入入口 302的流体为水流。
[0046] 此外，在用到本发明提供的动力传动装置的大型水轮机或汽轮机中，一般将定子 和转子水平安装，使转子在垂直的平面内转动，同时将入口和小半圆段设在顶部，将出口设 置底部。这种大型设备转子转速较低，各部件质量较大，叶片通过小半圆段后，可在自身重 力作用下自动张开与张开面贴合；叶片通过出口后，可在自身重力作用下自动与闭合面贴 合。同时，流体从入口至出口有较大落差，流体自身重力也可对叶片产生压力，使设备的输 出功率更大，扭矩更大，进一步提高了设备的机械效率。
[0047] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种动力传动装置，其特征在于，包括转子、叶片及定子； 所述转子与所述叶片转动连接，该转子上设有闭合面以及张开面，所述闭合面以及张 开面位于所述叶片的两侧； 所述转子设于所述定子内部，转子上设有伸出定子的输出轴； 所述定子上设有入口以及出口，该定子的内壁包括大半圆段以及小半圆段，所述小半 圆段的半径小于所述大半圆段的半径，小半圆段与大半圆段圆弧过渡，所述转子与大半圆 段以及小半圆段的轴线重合； 当叶片与所述张开面贴合时叶片与大半圆段间隙密封，当叶片与所述闭合面贴合时叶 片与小半圆段间隙密封。
2. 根据权利要求1所述的动力传动装置，其特征在于，所述张开面上设有连接所述叶 片的复位弹簧。
3. 根据权利要求1所述的动力传动装置，其特征在于，所述闭合面的边缘设有凹槽。
4. 根据权利要求1所述的动力传动装置，其特征在于，所述叶片上设有活页轴，所述闭 合面与所述张开面的交接处设有活页孔，所述活页轴设于所述活页孔内。
5. 根据权利要求1所述的动力传动装置，其特征在于，所述间隙密封的间隙为 0. 02mm-〇. 04mm〇
6. 根据权利要求1所述的动力传动装置，其特征在于，所述叶片有3-5个。
7. 根据权利要求1所述的动力传动装置，其特征在于，所述小半圆段与所述定子的内 壁固定连接。
8. 根据权利要求1所述的动力传动装置，其特征在于，所述定子、转子以及叶片用钢制 成。
9. 根据权利要求1所述的动力传动装置，其特征在于，所述叶片包括两个平面以及一 个弧面，当所有叶片与所述闭合面贴合时，所有所述弧面的轴线与所述转子的轴线重合。
10. -种包含权利要求1-9任一项所述的动力传动装置的气动马达，其特征在于，所述 定子外套设有壳体，所述壳体两端密封连接有前壳盖以及后壳盖，所述输出轴伸出所述前 壳盖，所述输出轴与所述前壳盖以及后壳盖之间设有滚动轴承。
【文档编号】F01C1/44GK104100300SQ201410322513
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】汪秀 申请人:黄石巨丰机械制造有限公司