专利名称：偏心圆转子气液动马达或泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空气动力或液压动力马达或泵，尤其涉及一种由偏心凸轴构件与 其外套构成的转子在定子内旋转实现泵原理的气液动马达。
二
背景技术：
目前现有气动马达主要有叶片式气马达、活塞式气马达以及齿轮式气马达，以上 气动马达中，叶片式气马达有耗气量大，噪声大等缺点，而活塞式气马达易产生振动，齿轮 式气马达输出扭矩小，不能应用在汽车等交通工具上；另外在现有的泵中主要有叶轮泵、容 积式泵、齿轮泵、每种泵也存在不同缺陷，比如叶轮泵不能用来做真空泵，容积式泵的往复 运动很容易产生振动，齿轮式泵的流量小，功率小只能应用在小流量高密度的液体上。
三
发明内容
为了制造出一种成本低廉，部件极少，制造容易，功率又很高的空气动力马达或 泵，本发明采用全新的解决方案。首先考虑的减少震动及高速运行，本发明中的气动马达要 避免往复式运动来实现做功，其次考虑到马达的输出扭矩及转化效率，本发明还要避免使 用力臂较小的叶片式，最后考虑到本发明要很容易的改为泵，并其功率还要很大，本发明采 用了将一个偏心凸轴构件安装在长圆形空腔内，它们以各自的轴心点进行旋转来实现气动 马达或泵的原理。其结构为在一个输出轴上设置一个偏心凸轴，其中输出轴的轴心点在偏 心凸轴直径的1/4位置，再将偏心凸轴插入直径与其相等的长圆形空腔的构件内，当以上 两个构件以2 1的转速比转动时，在偏心凸轴两侧设置进排气口，即实现了上述要求，构 成一个能量转化效率较高的且功率与流量可调的气动马达。本发明显著的有益效果是1.本发明部件极少，加工生产与维修都十分容易，其制作成本较低。2.本发明作为气动马达使用时其耗气量小，因为其是转子的转动实现能量转化 的，其转子可以达到很高的转速，使其功率较大并且能量转化效率高。3.本发明的功率与容积成反比，使其功率与容积可互相转换以设计出多种机型。4.本发明作为真空泵使用的同时其流量又很大，可快速的为储气设备充气。5.本发明改为双转子结构时，因为其是转动实现能量转化，振动与噪音都很小。6.作为泵使用时，其具有自吸能力，流量是固定的且无脉动，其压力大，流量大，且 扬程也很大。7.作为泵使用时，本发明的结构使其可适应于多种工作介质。8.当应用于矿井勘探或打磨等作业时，本发 的排水口在输出轴的顶端，水可沿 着输出轴在喷水钻的钻头处喷出，无需再附加其他喷水的设备。9.本发明的构件少，功率重量比高，可广泛的作为各种设备的动力源。四
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1本发明外观示意2本发明剖面示意3本发明横截面示意4带有偏心凸轴的输出轴示意5凸轴外套构件示意6输出轴与其外套构件组装示意7定子壳体示意8本发明安装9本发明工作原理中1.输出轴2.凸轴外套3.外套轴承4a.定子上壳体4b.定子下壳体5.壳 体螺栓6.偏心凸轴7.进气入口 8.进气出口 9.排气出口 10.排气入口 11.长圆形空腔 12.外套轴承轴颈13.输出轴孔14.壳体螺栓孔
五
具体实施例方式如图1、2所示为发明外观及剖面示意图，从图中可以了解到本发明的形状是一个 圆柱状，输出轴(1)从圆柱的上下两个端面且非中心点位置探出。在其内部由带有偏心凸 轴的输出轴(1)与其外套(2)构成了本发明的转子总成，由定子上壳体(4a)与定子下壳体 (4b)对置拼合，用多个壳体螺栓(5)固定成定子，以上构件即组成了一个气液动马达。如图3所示为本发明的横截面示意图，图中深色部分为本发明的输出轴构件⑴， 在输出轴上设置一个偏心凸轴，且输出轴的轴心点在偏心凸轴直径的1/4位置。将输出轴 放置在一个长圆形空腔的构件内，该构件就是偏心凸轴的外套(2)，其长圆形空腔的直径与 偏心凸轴的直径相匹配。在外套上还设有外套轴承(3)，当输出轴与其外套以2 1的转速 比转动时，由它们间隔出的两个空间容积发生周期性变化，构成的泵的原理。如图4所示为本发明的输出轴构件示意图，图中可观察到在输出轴(1)上设置有 一个偏心凸轴(6)，在输出轴的上下两个顶端的端面设置有进气入口(7)与排气出口(9)， 在偏心凸轴上设置对置180度的两个气口，分别为进气出口(8)与排气入口(10)。其中该 输出轴上的两个口与偏心凸轴上对置的两个口相连接。本发明与以往气液动马达或泵不同 的是，定子的进排气口设计在输出轴的两个顶端端面上，气体通过输出轴内的气道从偏心 凸轴上的出口进入到汽缸内，再由偏心凸轴上对置180度的另一个口排出。此种设置的好 处是当本发明应用于钻类设备时，如其使用水压动力，其无需再加入其它喷水设备，水直接 会从输出轴端口位置输出。另外如认为在输出轴上设置气口不方便，也可以将气口设置在 凸轴外套上，再在定子内腔设置对置180度的两个气道，之后在定子上设置气口与气道连 接即可。如图5所示为本发明凸轴外套构件示意图，图中可看到该外套构件(2)也是一个 圆柱状，在圆柱的内侧设置有一个长圆形的空腔(11)，该空腔的内径与偏心凸轴(6)的外 径相匹配。在圆柱的外侧上下各设置有一个轴承轴颈(12)，其用于放置外套构件的轴承 (3)，使外套以其中心点为轴线在定子内转动。
如图6所示为本发明的转子总成的组装示意图，也可视为输出轴构件⑴与凸轴外 套⑵的组装图，组装时将带有偏心凸轴的输出轴⑴插入凸轴外套⑵的长圆形空腔(11) 内即可，偏心凸轴的长度与其外套构件的长度一致，此时在偏心凸轴(6)与长圆形空腔(11) 之间间隔出两个空间，该空间则为本发明的工作腔，本发明正是通过输出轴的转动实现工作 腔容积的变化来达到气马达或泵的原理的，由以上构件即组成可本发明的转子总成。如图7所示为本发明的定子构件示意图，本发明的定子是由定子上壳体(4a)与定 子下壳体(4b)对置组合而成，上下两个壳体外形一致。在壳体的端面非中心点位置，设置 有输出轴孔(13)，在壳体外侧边缘位置设置一圈多个壳体螺栓孔(14)，由壳体螺栓(5)穿 过将壳体进行固定。如图8所示为本发明的整机的组装示意图，在组装时，将图6组装好的转子总成安 装在定子壳体内部即可，组装完后，凸轴外套(2)的外径略小于定子的内径，在其间隔的空 间内可以灌入润滑油等液体，以用于本发明的在特殊环境下工作时机体内的润滑与防水。 其凸轴外套上的两个轴承(3)的外径与定子腔的内径相匹配。轴承(3)是以定子腔的内径 为轴承架进行固定的，以用于凸轴外套(2)以自身中心点连线为轴线进行旋转。如图9所示为本发明的工作原理图，工作时输出轴转动2周，凸轴外套转动1周， 其转速比为2 1。其工作过程如下；假设输出轴起始位置为0度，此时在图中可观察到由 偏心凸轴与长圆形空腔间隔出的两个空间中，一个空间处于容积最大位置，一个空间处于 容积最小位置。在偏心凸轴的轴颈上设置有对置的两个孔，两个孔与输出轴的两端的气口 相连接，需要注意的是在偏心凸轴上的两个孔是互不连接的。当输出轴转动到90度时，最 大容积腔开始变小，最小容积腔开始变大，此时气体通过偏心凸轴上的气孔进入到逐渐变 大的腔中，另一个逐渐变小的腔，其内部的气体通过偏心凸轴上的另一个气孔挤出。当输出 轴转动180度时，两个腔的容积一致，做功依然进行。当输出轴继续转动，由180转动360度 时，在输出轴0度位置的最大腔变为最小腔，最小腔又变为最大腔，此时的偏心凸轴上的两 个孔被长圆形空腔的侧壁堵住，使两个腔在瞬间成封闭状态此时完成了进气与排气的整个 过程。当输出轴继续转动时，位于偏心凸轴上的进气出口转动到体积在变大的腔位置，实现 气体进入。位于偏心凸轴上的排气入口转动到体积在变小的腔位置，实现气体的挤出。之 后做功过程依此类推，需要注意的是本发明中位于偏心凸轴上的进气出口始终连接容积在 增大的腔，而偏心凸轴上的排气入口也始终连接容积在变小的腔，以上过程即实现了本发 明的气液动马达或泵的原理。
权利要求
一种偏心圆转子气液动马达或泵，由带有偏心凸轴的输出轴与带有长圆形空腔的外套构成转子总成，由上下两个定子壳体对置拼合构成定子总成，当输出轴与凸轴外套以2∶1的转速比在定子腔内转动时，偏心凸轴与长圆形空腔间隔出的两个工作腔的容积发生周期性变化，当在偏心凸轴上或其外套上设置气孔时即可实现泵原理，构成一个气动或液动马达。
2.根据权利要求1所述，其特征在于本发明在输出轴上设置有偏心凸轴，且输出轴的 轴心点位于偏心凸轴直径的1/4处。
3.根据权利要求2所述，其特征在于本发明的凸轴外套内有一个长圆形空腔；在凸轴 外套的外径上设有上下两个轴颈，在轴颈位置安装外套轴承，使凸轴外套可以以其自身中 轴线进行旋转。
4.根据权利要求2、3所述，其特征在于由带有偏心凸轴的输出轴安装在凸轴外套的长 圆形空腔内构成转子总成，偏心凸轴长度与凸轴外套的长度相同；当转子总成组合好后，由 偏心凸轴与长圆形空腔间隔出的空间即为本发明的工作腔。
5.根据权利要求1所述，其特征在于本发明的换气方式可设置有两种，第一种为在偏 心凸轴上设置对置的两个气口，该两个口与输出轴上下端面的气口相连，此口即为本发明 的进气口与排气口 ；第二种为在偏心凸轴外套上设置对置的两个气口，在定子内腔设置对 置180度的两个气道，之后在定子上设置气口与气道连接即可。
6.根据权利要求4、5所述，其特征在于本发明偏心凸轴的外径与长圆形空间的内径相 匹配，如气孔设置在偏心凸轴上，则凸轴外套的外径略小于定子的内径；如气孔设置在凸轴 外套上，则凸轴外套的外径与定子的内径相匹配。
7.根据权利要求1所述，其特征在于本发明的转子总成工作时，输出轴转动两周时，偏 心凸轴外套转动一周，其转速比为2 1。
8.根据权利要求1所述，其特征在于本发明的定子是由上下两个壳体对置组合，组合 后定子内腔的长度与偏心凸轴及其外套的长度相匹配，在壳外边缘设置有壳体螺栓孔，由 壳体螺栓穿过将整机固定。
9.根据权利要求8所述，其特征在于在上下两个壳体的端面设置有输出轴孔，且该孔 位于端面的非中心点位置。
10.根据权利要求1所述，其特征在于本发明既可以作为气液动马达使用也可以作为 泵使用，其内部的偏心凸轴与凸轴外套长度可修改，以适当调整本发明的功率来适应不同 环境。
全文摘要
一种偏心圆转子气液动马达或泵，由带有偏心凸轴的输出轴与带有长圆形空腔的外套构成转子总成，由上下两个定子壳体对置拼合构成定子总成，当输出轴与凸轴外套以2∶1的转速比在定子腔内转动时，偏心凸轴与长圆形空腔间隔出的两个工作腔的容积发生周期性变化，当在偏心凸轴上或其外套上设置气孔时即可实现泵原理，构成一个大功率的气动或液动马达。
文档编号F04C2/10GK101852204SQ20091019099
公开日2010年10月6日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者尚世群 申请人:尚世群