专利名称：旋转活塞缸的制作方法
技术领域：
本发明涉及活塞缸，其运动方式为连续圆周旋转运动，是一种能正(逆)向转化流
体压力能和机械能的机构，是一种新型流体动力和执行元件，可应用于泵、压縮机、马达、离 合器、刹车、无级变速器、水轮机、气轮机、内燃机等多个领域。
二.
背景技术：
目前以连续圆周旋转运动方式正(逆)向转化流体压力能和机械能的机构比较成 熟的主要有曲轴连杆活塞机构、涡轮机构和叶片马达机构。 曲轴连杆活塞机构，其结构特点为能量转化以直线往复运动与旋转运动的正 (逆)向转化来实现，主要缺点有非匀速、非等扭矩、非连续等功率输出，惯性冲击、有死点， 导致相关机器需多级错相联动，振动大、噪音大、效率低、做功频率低、结构复杂、加工难度高。 涡轮机构，其特点为在流体压力能和机械能的正(逆)向转化过程中间还要经过 流体动能的转化过程，其主要缺点为转化损失大、效率低、体积大、材料要求高、加工难度 高、寿命低。 叶片马达机构，其特点为偏心旋转，主要缺点有非等速、非等扭矩、非连续等功率 输出，密封难度大、输出功率小、效率低、噪音大、易产生振动。 其它非主流旋转运动机构中，基本上均存在上述机构中的局部缺陷，最主要一点 是能量转化效率低，非连续稳定输出。
三.
发明内容
发明目的改善现有机构技术缺陷，提供一种高转化效率的，匀速、连续稳定输出 的旋转运动能量转化机构。
技术方案本发明的旋转活塞缸，其结构类似于叶片式摆动缸，主要由缸体(1)、 转子(2)、隔板(3)、工质入口 (4)、工质出口 (5)、旋转活塞(6)组成，差别于叶片式摆动缸 的是多了曲轴连杆机构(7)，其作用是使工作中的旋转活塞(6)在平行于(或穿过)轴线的 平面内位移，能越过隔板(3)，循环做功，实现单向连续圆周运动方式。
1.具体工作原理说明如下 在本发明应用于流体压力能转化为机械能的情况下 如图1图2所示，由缸体(1)和转子(2)形成环形活塞腔室，缸体(1)垂直于轴的 端面构成环形腔室的一个侧壁，其上设置有工质入口 (4)和工质出口 (5)并与环形腔室相 通，隔板(3)和曲轴连杆机构(7)的曲轴部份也固定于其上，工质入口 (4)、工质出口 (5)分 居于隔板(3)两侧，曲轴连杆机构(7)的曲轴部份设置于隔板(3)相对于轴心的另一侧，其 偏心距至少大于隔板(3)高度的一半；转子(2)由轴、圆盘和两个圆环组成，其上设置有导 槽，可以使旋转活塞(6)在曲轴连杆机构(7)的作用下径向伸縮；转子(2)转动过程中，旋 转活塞(6)完全没入转子(2)的内环的扇形区域的夹角称为避让角(S)，隔板(3)被包含于此角内，旋转活塞(6)进入外环隔断环形腔室的扇形区域的夹角称为隔断角(9)，工质入口 (4)和工质出口 (5)设置于隔断角(9)之外。 当一个旋转活塞(6)处于隔断角(9)内时，与隔板(3) —同将环形腔室隔断成两 个部份，与工质入口 (4)相通的称为入口室(IO)，与工质出口 (5)相通的称为出口室(11)， 工质入口 (4)接压力源，工质出口 (5)接大气，在两个腔室的压差作用下，旋转活塞(6)上 产生扭矩带动转子(2)旋转做功，以上工作原理同叶片式摆动气缸。 当旋转活塞(6)在隔断角(9)外时，其失去封隔腔室作用，为确保连续作功，至少 设置两个旋转活塞(6)，并于圆周内均匀布置，相邻两个旋转活塞(6)的夹角应小于隔断角 (9)。当两个旋转活塞(6)同时位于隔断角(9)内时，如图3所示，入口室(10)被隔断成两 部份，被隔断部份称为隔断室(12)，其内隔离一部份压力工质，当其中一个旋转活塞(6)动 出隔断角(9)时，隔断室(12)与出口室(11)合并，被隔离的压力工质从工质出口 (5)排出。
本发明应用于机械能转化为流体压力能的情况下 转子(2)在外接动力的情况下逆时针旋转，入口室(10)在位于隔断角(9)内的 旋转活塞(6)的作用下，容积扩大形成负压，低压工质被吸入此腔室，出口室(15)容积逐 渐减小，工质出口 (5)工质压力升高；当两个旋转活塞(6)同时进入隔断角(9)时，封闭室 (12)形成，部份低压工质被封闭在内；继续转动，一个旋转活塞(6)出隔断角(9)时，封闭 室(12)与出口室(11)导通，因压差作用，会有瞬间工质回流，为减小输出波动，可在工质出 口 (5)处设置单向阀；继续转动，被隔断的工质被压出。
有益效果 本发明结构简单，运行可靠，与曲轴连杆活塞机构相比，解决了运动死点和惯性冲 击问题；与涡轮机构相比，解决了能量转化通过流体动能中转及动能利用效率低的问题； 与叶片马达机构相比解决了偏心机构非稳定输出问题，解决了叶片线状密封的泄漏损失问 题，解决了承载能力低的问题。其环形腔室循环活塞结构相当于无限长度的直线单向活塞 缸，因此其能量转化效率同直线活塞缸，可达80%以上，且具备扭矩输出范围宽、功率范围 宽、许用工质种类广泛、连续稳定输出、可级联、带负载自起动、无级变速、高速响应、快速换 向、过载保护、优良的离合制动性能等优点。可广泛应用于水力火力发电、内燃机、流体泵、 压縮机、流体马达、无级变速、离合制动器制造等领域。
四.
图1为本发明应用于机械能转化为流体压力能原理示意图 图2为图1结构的B-B旋转剖面图 图3为图1运动过程中封闭室形成原理示意图
五.
具体实施例方式
实施例1 : 如图1图2所示，因为旋转活塞6在封隔角9外时，径向承受的压力通过曲轴连杆 机构7会产生反扭矩，对输出造成波动，增大旋转活塞6法向有效承载面积和径向面积的比 值、增大连杆长度与偏心距的比值将减小此影响的幅度；增加旋转活塞6的数目可减小偏 心距和机体尺寸，但超过3个时会增大波动的幅度及加工难度和成本，因此旋转活塞6的数目以3个或4个为宜。 旋转活寒6设置为片状，径向反扭矩小，输出平稳，承载能力大；但加工简易性及 密封与润滑性较柱状稍差。 隔板3、工质入口 4、工质出口 5在环形腔室的侧壁上设置，由转子2形成环形腔室 另三面，此结构有助于旋转活塞6的导向性、承载能力、密封性及低成本解决封闭角9内与 转子2的干涉问题并在隔离腔室时不形成撞击。
权利要求
一种旋转活塞缸，主要由缸体(1)、转子(2)、隔板(3)、工质入口(4)、工质出口(5)、旋转活塞(6)组成，具有环形工作腔室，类似于叶片式摆动缸，其特征在于旋转活塞(6)能在平行于轴线的平面内往复移动，在曲轴连杆机构(7)的作用下避让过隔板(3)循环做功，实现单向连续圆周运动方式。
2. 根据权利要求l所述的旋转活塞缸，其特征在于至少有两个旋转活塞(6)，各旋转活 塞(6)在环形腔室内圆周上均匀分布，隔板(3)位于避让角(8)内，封隔角(9)大于相邻两 个旋转活塞(6)之间的夹角，工质入口 (4)和工质出口 (5)位于隔板(3)的两侧并在封闭 角(9)之外，隔板(3)的厚度大于旋转活塞(6)的厚度。
全文摘要
旋转活塞缸是一种能以单向连续圆周运动方式进行正(逆)向转化流体压力能和机械能的机构，主要由缸体(1)、转子(2)、隔板(3)、工质入口(4)、工质出口(5)、旋转活塞(6)、曲轴连杆机构(7)组成，工作原理同叶片式摆动缸，其特征在于在曲轴连杆机构(7)的作用下，工作中的旋转活塞(6)在平行于轴线的平面上位移，能越过隔板(3)，循环做功，实现单向连续圆周运动方式。其特点为能量转化效率高、且承载能力强、许用工质种类广泛、连续稳定输出、可级联、带负载自起动、无级变速、高速响应、快速换向、过载保护、优良的离合制动性能等优点。
文档编号F01C1/00GK101769164SQ20101012469
公开日2010年7月7日 申请日期2010年2月7日 优先权日2010年2月7日
发明者周华 申请人:周华