同步多偏心轴转子泵及发动机的制作方法

本发明涉及容积泵及发动机，尤其是真空泵，压缩泵，空压机，鼓风机，气体输送泵，液体输送泵，液体增压泵，涡轮增压器、燃气轮机、内燃机、发动机、蒸汽透平机、燃气透平机、水轮机、压力透平机、计量泵等领域，具有压缩比高、余隙容积小、结构简单、容易加工、振动小噪音低、稳定可靠等特点。

背景技术：

容积泵主要利用腔体容积的变化来吸入和挤出流体，同时完成能量转换过程，比如液体透平或气体透平装置将流体的动能及势能转换成机械能。现有的滑阀泵体积大振动大多用于低转速工况、滚动活塞式压缩机密封困难、稳定性差、余隙容积较大多用于小功率工况，且都需要止回阀工作，曲柄连杆式活塞发动机体积大、侧压力大、稳定性差。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是在降低现有容积泵制造难度，提高工作稳定性及使用寿命的前提下还能减小机械装置体积，适用于高转速工况工作，在获得极小的余隙容积的基础上实现高性能密封，流体进口和流体出口不需要止回阀就可正常工作，可极大减小机械装置的振动及噪音。当同步多偏心轴转子泵及发动机具有多级递增或递减的工作容积结构时，设置前级的流体出口和次级流体入口连通可作为多级压缩机或多级膨胀做功机，作为往复式发动机使用时可消除活塞侧向压力，可较大范围调整缸径行程比同时提高发动机传动效率及热效率。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种同步多偏心轴转子泵及发动机，包括第一偏心轴，转子和缸体，所述的第一偏心轴第一轴可转动的设置在缸体上，所述的第一偏心轴第二轴可转动的设置在转子上，在转子和缸体上分别设置有凹槽，滑片同时在位于缸体上的凹槽和位于转子上的凹槽内滑动，且滑片可将滑片两侧的位于转子和缸体之间的空间隔离，同时与转子外壁面和缸体内壁面接近或接触的区域使处于转子和缸体之间的内部空间被分割成2个独立的空间，所述的2个独立的空间容积随转子位置的变化发生周期性变化。

作为对本发明的改进，所述的转子外壁面形状特征为最少有一面是平面，所述的平面优选为矩形平面；优选的，和该平面连接的面为曲面且和该平面相切；优选的构成转子外壁面形状的所有相互连接的面之间都为相切特征；所述的缸体内壁面外形特征具有与转子外壁面相似的外形特征。

一种同步多偏心轴转子泵及发动机，包括第一偏心轴，第二偏心轴，转子和缸体，所述的第一偏心轴和第二偏心轴的偏心距相同且第一偏心轴第一轴和第二偏心轴第一轴都可转动的设置在缸体上，所述的第一偏心轴第二轴和第二偏心轴第二轴可转动的设置在转子上，在转子或缸体上设置有凹槽，凹槽内设置有滑片，滑片可在凹槽内滑动并将滑片两侧的空间隔离，同时与转子外壁面和缸体内壁面接近或接触的区域使处于转子和缸体内部空间被分割成2个独立的空间，所述的2个独立的空间容积随转子运动时的转子位置的变化发生周期性变化。

作为对本发明的改进，所述的转子外壁面形状特征为最少有一面是平面，所述的平面优选为矩形平面；优选的，和该平面连接的面为曲面且和该平面相切；优选的构成转子外壁面形状的所有相互连接的面之间都为相切特征(比如转子外壁面形状特征为直槽口或斜槽口，比如转子外壁面形状特征为由一个矩形平面和其它3个通过相切连接的圆弧面组成)；所述的缸体内壁面外形特征具有与转子外壁面相似的外形特征。

作为对本发明的改进，在所述的转子上可转动的还设置有第三偏心轴使转子仅作公转运动而不产生自转运动。

作为对本发明的改进，在所述的第一偏心轴第一轴上和第二偏心轴第一轴上设置有同步轮系，使第一偏心轴第一轴和第二偏心轴第一轴同向转动也可通过同步轮传递动力，或者在第一偏心轴第一轴和第二偏心轴第一轴中处于从动状态的轴上设置有与主动状态的轴的转动方向一致的单向轴承。

作为对本发明的改进，在所述的凹槽或滑片上设置有耐磨涂层或滚子(滚轮)构件减少滑片滑动时的阻力。

作为对本发明的改进，在所述的凹槽内的滑片上设置有位置补偿装置，位置补偿装置可以是弹簧，弹性密封构件，磁力密封构件，位移控制装置等构件使滑片可实时保持滑片两侧工作流体处于隔离状态。

作为对本发明的改进，在偏心轴上设置有平衡块以获得良好的动平衡效果，在滑片上某些部位设置有过孔以改善该位置滑片两侧的压力差。

作为对本发明的改进，在所述的滑片的两侧的缸体上设置有流体进口通道及流体出口通道，当同步多偏心轴转子泵及发动机具有多级递增或递减的工作容积结构时，设置前级的流体出口和下一级流体入口连通可作为多级压缩机或多级膨胀做功机。

一种同步多偏心轴转子泵及发动机，包括第一偏心轴，第二偏心轴，转子和缸体，所述的第一偏心轴和第二偏心轴的偏心距相同且第一偏心轴第一轴和第二偏心轴第一轴都可转动的设置在缸体上，所述的第一偏心轴第二轴和第二偏心轴第二轴可转动的设置在转子上，在缸体上设置有气缸，气缸内设置有活塞，活塞可在气缸内滑动，活塞设置在转子的一侧，在活塞的一端和对应的转子的一端通过直线导轨连接作用，当转子运动时，活塞同步进行往复运动。

作为对本发明的改进，在所述的转子的另一侧同样设置有气缸和活塞，分别设置在转子两侧的活塞彼此固定连接。

作为对本发明的改进，在所述的第一偏心轴上设置有第一偏心轴第三轴，在所述的第二偏心轴上设置有第二偏心轴第三轴，在第一偏心轴第三轴和第二偏心轴第三轴上设置有转子，第一偏心轴第三轴和第二偏心轴第三轴可转动的设置所述的转子上。第一偏心轴第三轴的偏心距、第二偏心轴第三轴的偏心距和第一偏心轴第二轴偏心距相同；第一偏心轴第一轴、第一偏心轴第二轴和第一偏心轴第三轴位于同平面且第一偏心轴第二轴轴心和第一偏心轴第三轴轴心不重合；第二偏心轴第一轴、第二偏心轴第二轴和第二偏心轴第三轴位于同平面且第二偏心轴第二轴轴心和第二偏心轴第三轴轴心不重合；在所述的转子两侧都设置有气缸及活塞。

采用以上技术方案的有益效果是：通过在转子上可转动的设置有偏心距相同的第一偏心轴和第二偏心轴，使第一偏心轴第一轴轴心和第一偏心轴第二轴轴心所构成的平面和由第二偏心轴第一轴轴心和第二偏心轴第二轴轴心所构成的平面始终处于平行或重合状态，缸体内壁面的形状特征为一个平面和圆弧形曲面通过相切的方式连接，所述的转子外形特征具有与缸体内壁面径向缩小的外形特征，滑片在缸体的凹槽内滑动且滑片的一端和与之对应的转子的平面端面保持接近或接触状态，转子外壁面和对应的缸体内壁面存在接近或接触的区域使缸体和转子之间的空间被分割成两个独立的空间；随着转子转动一周，处于转子和缸体之间的空间内的流体完成一次排出和吸入的过程。由于转子外壁面和对应的缸体内壁面存在接近或接触的区域处于圆形内外壁面相切状态可使密封效果好，滑片和转子端面处于平面作用状态也可获得好的密封效果，同时可获得接近0的余隙容积，转子和缸体结构简单可靠、加工容易成本低。由于是周转运动急回特性小及振动小，通过增加平衡块可获得良好的动平衡效果，工作稳定使用寿命长。当流体入口和流体出口设置在缸体内壁面平面端时可无需止回阀(单向阀)防止流体返流从而可作为无阀控系统多级压缩机及无阀控系统多级膨胀做功机。

当偏心轴的数量为一个时采用在转子和缸体上都设置有凹槽，且滑片在同时在转子和缸体上都设置有凹槽内滑动使转子的公转运动分解为分别在两个凹槽内的一维运动，从而可得到滑片和对应的转子平面一直保持相对间隙距离或接触的良好密封状态。

在转子的两侧设置有活塞及气缸时转子作为传动构件，该结构可消除活塞侧向压力降低活塞环及活塞的制造加工难度，提高活塞及活塞环的使用寿命，可较大范围调整缸径行程比扩大发动机设计应用范围，提高发动机热效率及使用寿命，当设计成成对的气缸及活塞时可极大减小发动机体积，当偏心轴设置有偏心轴第三轴(曲轴)时可设计成成对的4个气缸和4个活塞，成对的活塞之间固定连接的方式可获得较好的动平衡效果，得到平稳的动力输出效果。

附图说明

图1是本发明具有双偏心轴时作为流体泵时内部平面结构示意图。

图2是图1所示实施例中转子上设置有转子凹槽的结构示意图。

图3是图2所示实施例中滑片的结构示意图

图4是本发明凹槽和滑片设置在转子上时内部平面结构示意图。

图5是图4所示实施例中滑片的结构示意图。

图6是滑片设置在转子上时其它结构特征的滑片的结构示意图

图7是本发明转子外壁和缸体内壁为斜槽口特征的平面结构示意图。

图8是本发明作为发动机应用时的结构示意图。

图9是本发明第一偏心轴和第二偏心轴具有第三轴时的结构示意图。

图10是图9实施例中偏心轴的结构示意图。

图11是本发明具有单偏心轴时的结构示意图。

图12是图11中滑块和缸体的结构示意图。

图13是图11中滑块的结构示意图。

图14是本发明具有单偏心轴时的另一种结构示意图。

图15是图1中转子为一个平面和3个圆弧面的结构示意图。

图中标记是：

1-第一偏心轴，11-第一偏心轴第一轴，12-第一偏心轴第二轴，13-第一偏心轴第二轴，2-第二偏心轴，21-第二偏心轴第一轴，22-第二偏心轴第二轴，3-转子，31-转子外壁面，32-进气空间，33-排气空间，34-转子外壁面顶端平面，35-转子外壁面底端平面，4-缸体，41-缸体内壁面，42-凹槽，421-凹槽空腔，43-滑片，431-滑片密封端部，432-滑片推杆，433-滑片支撑端部，44-流体入口，45-流体出口，46-气缸，47-活塞，471-活塞底端部。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的偏心多转子容积泵的优选实施方式。

请参见图1，图1揭示的是一种同步多偏心轴转子泵及发动机，包括第一偏心轴1，第二偏心轴2，转子3和缸体4，所述的第一偏心轴1和第二偏心轴2的偏心距相同且第一偏心轴第一轴11和第二偏心轴第一轴21都可转动的设置在缸体4上，所述的第一偏心轴第二轴12和第二偏心轴第二轴22可转动的设置在转子3上，在转子3上设置有凹槽42，凹槽42内设置有滑片43，滑片43可在凹槽42内滑动并将滑片43两侧处于转子3和缸体4之间的内部工作空间隔离，同时与转子外壁面31和缸体内壁面41接近或接触的区域使转子3和缸体4之间的内部空间被分割成2个独立的工作空间，所述的2个独立的空间容积随转子3运动位置的变化发生周期性变化从而构成一种容积泵。

本实施例中缸体内壁面41顶端平面上设置有流体入口44和流体出口45，缸体内壁面41及转子外壁面31都为直槽口形状(直槽口在本说明书中指矩形左右两侧的直线被与上下直线同时相切的半圆曲线代替时的形状，斜槽口在本说明书中指梯形中平行的两条直线被与另外两条斜直线同时相切的半圆曲线代替时的形状)，本实施例中第一偏心轴第一轴11和缸体内壁面41左侧半圆同心，第一偏心轴第二轴12和转子外壁面31左侧半圆同心，第二偏心轴第一轴21和缸体内壁面41右侧半圆同心，第二偏心轴第二轴22和转子外壁面31右侧半圆同心，使第一偏心轴1偏心距与转子半圆半径之和等于或接近缸体内壁面4半圆半径，当第一偏心轴第二轴旋转至第一偏心轴第一轴11轴心左侧时，转子外壁面31与缸体内壁面41左侧半圆接触或接近形成密封隔离带，当第一偏心轴第二轴旋转至第一偏心轴第一轴11轴心右侧时，转子外壁面31与缸体内壁面41右侧半圆接触或接近形成密封隔离带，当第一偏心轴第二轴旋转至与缸体内壁面41顶端平面最小距离时，转子外壁面顶端平面34与缸体内壁面41顶端平面接触或接近形成密封隔离带，当第一偏心轴第二轴旋转至与缸体内壁面41底端平面最小距离时，转子外壁面底端平面35与缸体内壁面41底端平面接触或接近形成密封隔离带；本实施例中假设流体为气体，主动偏心轴为第一偏心轴1，从动偏心轴为第二偏心轴2，第一偏心轴第一轴11和缸体内壁面41左侧半圆第一偏心轴1为顺时针方向旋转并驱动转子3及第二偏心轴2转动，转子外壁面31和缸体内壁面41在左侧形成密封隔离带与滑片43与转子外壁面顶端平面34形成的隔离带之间的左侧上部空间构成空间33(处于排气状态)，转子外壁面31和缸体内壁面41之间的其它空间构成空间32(处于进气状态)。随着第一偏心轴1转动，空间33体积变为最小完成排气过程，空间32体积变为最大完成进气过程，此时流体入口44和流体出口45都被转子3关闭使流体入口44和流体出口45始终保持隔离状态。随着第一偏心轴1继续旋转空间32转为排气状态同时又形成新的处于进气状态的空间33，至此缸体4内两个独立的工作空间不断重复交替进气和排气过程。本实施例中，缸体内壁面41外形特征具有与转子外壁面31在相对的曲线和直线间分别具有比例放大的外形特征。

优选的，本发明中可在转子外壁面31或缸体内壁面41上设置有弹性外壳或弹性涂层，弹性外壳或弹性涂层可加强转子和缸内的径向密封隔离效果。

优选的，本发明中所述的转子外壁面31形状特征为最少有一面是平面，所述的平面优选为矩形平面；所述的缸体内壁面41外形特征具有与转子外壁面31径向放大的外形特征。

优选的，构成本发明中转子外形特征的各个面通过彼此相切的方式连接。

优选的，本发明中在所述的转子3上可转动的还设置有第三偏心轴，第三偏心轴的偏心距和第一偏心轴1的偏心距相同确保各个偏心轴的旋转方向相同。

优选的，本发明中在所述的第一偏心轴第一轴11上和第二偏心轴第一轴21上设置有同步轮系，使第一偏心轴第一轴11和第二偏心轴第一轴21同向转动也可通过同步轮传递动力，或者在第一偏心轴第一轴11和第二偏心轴第一轴21中处于从动状态的偏心轴第一轴或第二轴上设置有单向轴承从而使第一偏心轴第一轴11和第二偏心轴第一轴21旋转方向一致。

优选的，在本发明中所述的凹槽42内的滑片43上设置有位置补偿装置，位置补偿装置可以是弹簧，弹性密封，位移控制装置等构件使滑片43与对应作用形成密封的端面保持压合状态或形成一特定的间隔距离以达到滑片43可实时保持滑片43两侧流体处于隔离状态。

优选的，本发明中在所述的滑片43的两侧的缸体4上设置有流体进口通道44及流体出口通道45，当同步多偏心轴转子泵及发动机具有多级递增或递减的工作容积结构时，设置前级的流体出口和下一级流体入口连通可作为多级压缩机或多级膨胀做功机。

优选的，在同步多偏心轴转子泵及发动机第一偏心轴1上设置有第一偏心轴第三轴，第一偏心轴第三轴的偏心距和第一偏心轴第二轴12的偏心距相同且与第一偏心轴第二轴12对称位于第一偏心轴第一轴的两侧；在第二偏心轴2上同样设置有第二偏心轴第三轴，第二偏心轴第三轴的偏心距和第二偏心轴第二轴22的偏心距相同且与第二偏心轴第二轴22对称位于第二偏心轴第一轴的两侧；在第一偏心轴第三轴和第二偏心轴第三轴设置有一样物理特征的转子和缸体可获得良好的动平衡效果，同样流体入口和流体出口也可相对于转子中心轴线对称设计。在本发明中，在第一偏心轴、第二偏心轴、第三偏心轴上的一个或多个轴上可设置有配重块使本装置获得良好的动平衡效果。

请参见图2和图3，在转子3上设置有转子凹槽，滑片推杆432被限制在转子凹槽内做往复直线运动，滑片密封端部431和转子外壁面顶端平面34之间保持一个特定的间隔距离，在滑片密封端部431设置弹性密封件时可获得该弹性密封件压力随转子位置改变基本保持不变的特点。

请参见图4至图6，凹槽42和滑片43设置在转子3上，滑片支撑端部433和缸体内壁面41底部端面接触，滑片密封端部431和缸体内壁面41顶部端面接触或接近，可在滑片密封端部431设置弹性密封件。凹槽空腔421上可设置有与流体入口44或流体出口45连通的通道防止在工作过程中凹槽空腔421压缩膨胀消耗额外能量。图5为片状滑片43，图6为中间带有圆导轨的滑片43。

请参见图7，本发明转子外壁和缸体内壁为斜槽口特征的时同样可有效工作。

请参见图8至图10，图8揭示的是本发明作为一种新型的往复式发动机时的结构示意图，包括第一偏心轴1，第二偏心轴2，转子3和缸体4，所述的第一偏心轴1和第二偏心轴2的偏心距相同且第一偏心轴第一轴11和第二偏心轴第一轴21都可转动的设置在缸体4上，所述的第一偏心轴第二轴12和第二偏心轴第二轴22可转动的设置在转子3上，在缸体4上设置有气缸46，气缸46内设置有活塞47，活塞47可在气缸46内滑动，活塞47设置在转子3的一侧，在活塞底端部471和转子外壁面顶端平面34上设置有直线导轨，并随转子运动活塞47同步进行上下往复运动，由于活塞47仅受到气缸46内工作流体及转子3的垂直方向的作用力(忽略由直线轨道产生的摩擦力)所以活塞无侧压力也无扭转作用力。

优选的，本发明中转子3运动时，所述的由第一偏心轴第一轴11轴心和第一偏心轴第二轴12轴心所构成的平面和由第二偏心轴第一轴21轴心和第二偏心轴第二轴22轴心所构成的平面处于平行或重合状态。

优选的，本发明中所述转子3的两侧都设置有气缸46和活塞47，设置在转子3两侧的活塞47彼此固定连接。

优选的，当直线导轨工作产生较大摩擦阻力时可在活塞47水平方向的两侧增加限位滑块或直线导轨消除活塞47水平方向作用力。

请参见图9，本发明中所述的第一偏心轴1上设置有第一偏心轴第三轴，在所述的第二偏心轴2上设置有第二偏心轴第三轴，在第一偏心轴第三轴和第二偏心轴第三轴上设置有转子3，第一偏心轴第三轴和第二偏心轴第三轴可转动的设置所述的转子3上。第一偏心轴第三轴的偏心距、第二偏心轴第三轴的偏心距和第一偏心轴第二轴12偏心距相同；第一偏心轴第一轴11、第一偏心轴第二轴12和第一偏心轴第三轴位于同平面且第一偏心轴第二轴12轴心和第一偏心轴第三轴轴心不重合；第二偏心轴第一轴21、第二偏心轴第二轴22和第二偏心轴第三轴位于同平面且第二偏心轴第二轴22轴心和第二偏心轴第三轴轴心不重合；在转子3每一侧都设置有1个气缸46及1个活塞47，本实施例的好处是对称结构可获得好的动平衡效果。

优选的，本发明中在所述的转子3上可转动的还设置有第三偏心轴，转子3运动时，所述的由第一偏心轴第一轴11轴心和第一偏心轴第二轴12轴心所构成的平面和由第二偏心轴第一轴21轴心和第二偏心轴第二轴22轴心所构成的平面及第三偏心轴第一轴轴心和第三偏心轴第二轴轴心所构成的平面处于平行或重合状态，或者在所述的第一偏心轴第一轴11上和第二偏心轴第一轴21上设置有同步轮系，使第一偏心轴第一轴11和第二偏心轴第一轴21同向转动也可通过同步轮传递动力。

本发明中气缸46上设置有阀门机构、点火机构、喷油机构等其它机构构成完整的发动机系统。当然在气缸46上设置流体入口和流体出口时也可作为常规泵应用在本发明所涉及的各技术领域。

请参见图11，图11揭示的是一种具有单偏心轴的一种同步多偏心轴转子泵及发动机，包括第一偏心轴1，转子3和缸体4，所述的第一偏心轴第一轴11可转动的设置在缸体4上，所述的第一偏心轴第二轴12可转动的设置在转子3上，在转子3和缸体4上分别设置有凹槽42，滑片43在位于缸体4上的凹槽42内左右方向滑动同时在位于转子3上的凹槽42内上下方向滑动，滑片43可将滑片43两侧的位于转子3和缸体4之间的空间隔离，同时与转子外壁面31和缸体内壁面41接近或接触的区域使处于转子3和缸体4内部空间被分割成2个独立的空间，所述的2个独立的空间容积随转子3位置的变化发生周期性变化。

优选的，所述的转子外壁面31形状特征为其中一面是平面其它面由3个相切连接的圆弧构成，缸体内壁面41外形特征具有与转子外壁面31径向放大的外形特征。

请参见图12和图13，滑片43同时在缸体上的凹槽及转子3上的凹槽内滑动使转子3不发生自转从而使转子3和缸体4相互对应的平面保存平行状态，从而使滑片43发生左右方向位移时上下方向基本不变可获得较好的密封效果同时提高产品的稳定性及可靠性。

请参见图14，图14和图11实施例不同的是上下方向的凹槽设置在缸体4上，而左右方向的凹槽设置在转子3上。

请参见图15，图15是图1实施例中转子3的下方的一个平面改为圆弧面的结构示意图，在凹槽42内设置有弹簧等弹性机构使滑片43的上部端面和对应的缸体4的平面保持密封贴合。

本发明中凹槽可视为具有凹槽状的轨道/滑道，滑片在凹槽中滑动可视为直线导轨动作。