一种叶片气马达的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种叶片气马达，它包括壳体、转子、叶片、密封条、配气锥和垫块，转子位于中心，壳体位于外部，配气锥位于转子两端空心圆台面内，叶片安放在壳体对角的空心圆环内，同时也位于转子的槽内，并与转子成一个角度，叶片的一个平面与配气锥的圆台侧面相贴合，密封条位于转子和叶片之间，其平面一侧与转子贴合，圆台面一侧则与叶片的圆台面E1贴合，垫块位于壳体对角的空心圆环内，正好填满由壳体、叶片、转子和密封条形成的空缺。本发明所有密封处均为面密封；排量大，压力高，效率高；比功率大；结构紧凑，加工相对容易；成本较低；不易磨损，寿命长。
【专利说明】—种叶片气马达
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气马达，尤其涉及一种叶片气马达。
【背景技术】
[0002]现有的叶片式气马达结构均为一转子偏心置于气缸体内，叶片径向或与转子半径成一定角度置于转子内，工作时转子高速旋转，叶片在离心力的作用下甩出，与气缸体形成密封腔，旋转时容积变化产生压力。叶片数量为两片或多片。这种形式压缩机暨真空泵由于叶片气缸体之间是靠一条接触线密封，因此密封性能较差，输出压力较低，加上旋转时叶片与转子及气缸体间产生很大摩擦，致使气马达整体磨损快，寿命短，效率低。另外，旋转时为了保证叶片能在转子内安全进出，转子必须有相当的直径，这样势必排量较小，虽然有双叶片式气压马达，但由于只有两片叶片，输出扭矩脉动较大，输出扭矩也欠大。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种既能实现大排量，输出扭矩大，输出扭矩脉动又小，全部密封处又均为面密封，且不易磨损的叶片气马达。
[0004]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:一种叶片气马达，其特征在于，包括壳体、转子、叶片、密封条、配气锥和垫块，转子位于中心，壳体位于外部，配气锥位于转子两端空心圆台面内，叶片安放在壳体对角的空心圆环内，同时也位于转子的槽内，并与转子成一个角度，叶片的一个平面与配气锥的圆台侧面相贴合，密封条位于转子和叶片之间，其平面一侧与转子贴合，圆台面一侧则与叶片的圆台面El贴合，垫块位于壳体对角的空心圆环内，正好填满由壳体、叶片、转子和密封条形成的空缺。
[0005]在上述的一种叶片气马达中，所述叶片为四分之一圆形，共有相同的四片，其中一片叶片由两个平面A1、B1和柱面Cl、球面Dl及两圆台面E1、J1围合而成；其中，Cl是中心为球心01、半径与壳体的空心圆环的柱面E4的半径相同的柱面，Dl是球心为01半径与转子球台C2半径相同的球面，El和Jl是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线RlSl和直线MINI，MlRl和NlSl则是其侧面母线；两个平面Al和BI平行；两平行平面Al和BI的距离为叶片的厚度，叶片厚度与图8壳体的空心圆环宽度相等；
所述密封条共有相同的八条，其中一条El侧是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线RlSl和P1Q1，P1R1和NlSl则是其侧面母线，Kl侧是平面，过球心O I的轴线与该平面平行，其垂直距离为转子正交的十字板板厚的一半，Gl是球心为01半径与转子中心球台C2半径相等的球面，Fl是球心为01半径与壳体球面F4半径相等的球面，Hl和Il两个面是平行的平面，密封条的宽度与叶片厚度相等；叶片和密封条均为轴对称；
所述转子当中是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球台，球台中间如同对称插入一正交的十字板，A2和B2是平行的圆平面，C2和D2是球心为02的球面，12和J2是相互垂直的两平面，一个叶片和两条密封条垂直安放在12和J2之间的凹槽内，正好完全密合，E2和F2是球心为02半径与壳体球面F4半径相同的球面，G2和H2是两相同的空心圆台部分侧面，其中一个空心圆台上下两底分别是圆平面B2和以直线K2L2为直径的圆面，K2M2的直线段长度为转子的宽度，整个转子不仅关于球台中心02对称，也是轴对称；
所述配气锥是一圆台，共有相同的两个，其中一个圆台上下两底A3和B3的半径分别和转子空心圆台侧面G2和H2上下两底的半径相等，高度也与转子空心圆台侧面G2和H2的高度相等，一侧面是被一平面相截的平面C3，平面C3最宽处的宽度不大于转子正交的十字板板厚，平面C3和相应的壳体圆环平行平面C4和D4相贴合；
所述壳体是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子的宽度K2M2相等，A4和B4是两个半径相等的平行的圆平面，球面F4以04为球心，半径与转子左右外侧大球面E2和F2的半径相等，壳体球面的对角是一空心圆环，圆环宽度与叶片厚度相等，空心圆环的两个侧面C4和D4是平行的圆环平面，E4是中心轴通过04的柱面，位于壳体的对角线上，其外径与叶片柱面Cl的外径相等，且大于壳体球面F4的外径，C4和D4两平面与一配气锥侧面的平面C3及另一配气锥侧面的相应平面贴合，整个壳体关于球台中心04对称；
所述垫块是一段圆环，共有相同的四条，其中一条外侧A5是半径与壳体对角圆环E4外径相等的柱面，内侧B5是半径与壳体球面F4半径相等的球面，两腰部C5和D5是圆台面，该圆台面上底面和下底面的直径分别是直线PlQl和直线M1N1，M1P1则是其侧面母线，垫块形状为轴对称。
[0006]本发明具有的优点是:
1)所有密封处均为面密封；
2)排量大，压力高，效率高；
3)比功率大；
4)结构紧凑，加工相对容易；
5)成本较低；
6)不易磨损，寿命长。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0008]图1是本发明的叶片和密封条形状示意图；
图2是图1的S向和T向示意图；
图3是本发明的转子形状示意图；
图4是图3的W-W剖面示意图；
图5是本发明的配气锥形状示意图；
图6是图5的P向示意图 图7是本发明的壳体的俯视图；
图8本发明的壳体的主视图；
图9是图8的M-M剖面示意图；
图10是本发明的整体结构示意图；
图11是图10的K向示意图；
图12是图10的N-N剖面示意图；
图13是本发明的运行原理示意图； 图14是图10的U-U剖面示意图；
图15是本发明的工作过程原理示意图；
图16是图13的V-V剖面示意图；
图17是本发明的工作过程原理示意图。
[0009]图中:1.壳体，2.转子，3.叶片，4.密封条，5.配气锥，6.垫块。
【具体实施方式】
[0010]本发明的结构如图13所示，转子2位于中心，壳体I位于外部，配气锥5位于转子2两端空心圆台面内，叶片3安放在壳体I对角的的空心圆环(导向槽)内，同时也位于转子2的槽内，并与转子2成一个角度，叶片3的一个平面与配气锥5的圆台侧面相贴合，密封条4位于转子2和叶片3之间，其平面一侧与转子3贴合，圆台面一侧则与叶片3的圆台面El贴合，垫块6位于壳体I对角的的空心圆环内，正好填满由壳体1，叶片3，转子2和密封条4形成的空缺。
[0011]图1和图2所示为本发明的叶片3和密封条4的形状。叶片3为四分之一圆形或近似四分之一圆形，共有相同的四片，其中一片由两个平面Al、BI和柱面Cl、球面Dl及两圆台面E1、J1围合而成；其中，Cl是中心为球心01、半径与壳体I的空心圆环的柱面E4的半径相同的柱面，Dl是球心为01半径与图4转子2球台C2半径相同的球面，El和Jl是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线RlSl和直线MINI，MlRl和NlSl则是其侧面母线；两个平面Al和BI平行；两平行平面Al和BI的距离为叶片3的厚度，叶片3厚度与图8壳体3的空心圆环宽度相等。
[0012]密封条4共有相同的八条，其中一条El侧是圆锥面，其上底面和下底面的直径分别是直线RlSl和P1Q1，P1R1和NlSl则是其侧面母线，Kl侧是平面，过球心O I的轴线(如图1所示)与该平面平行，其垂直距离为图4转子2正交的十字板板厚的一半，Gl是球心为01半径与图4转子2中心球台C2半径相等的球面，Fl是球心为01半径与图8壳体I球面F4半径相等的球面，Hl和Il两个面是平行的平面，密封条4的宽度(即平面Hl和Il的距离)与叶片3厚度相等；叶片3和密封条4均为轴对称。
[0013]图3和图4所示为本发明的转子2的形状。转子2当中是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球台，球台中间如同对称插入一正交的十字板，A2和B2是平行的圆平面，C2和D2是球心为02的球面，12和J2是相互垂直的两平面，将图1的整个图形，即一个叶片3和两条密封条4垂直安放在12和J2之间的凹槽内，正好完全密合，E2和F2是球心为02半径与壳体I球面F4半径相同的球面，G2和H2是两相同的空心圆台部分侧面，其中一个空心圆台上下两底分别是圆平面B2和以直线K2L2为直径的圆面，整个转子2不仅关于球台中心02对称,也是轴对称。
[0014]图5和图6所示为本发明的配气锥5的形状。配气锥5是一圆台，共有相同的两个，其中一个圆台上下两底A3和B3的半径分别和转子2空心圆台侧面G2和H2上下两底的半径相等，高度也与转子2空心圆台侧面G2和H2的高度相等，一侧面是被一平面相截的平面C3，该平面可以与配气锥5圆台侧面的母线平行，也可以不与配气锥5圆台侧面的母线平行，平面C3最宽处的宽度不大于转子2正交的十字板板厚，平面C3的空间位置以如下而定:保证装配好后平面C3和相应的壳体I圆环平行平面C4和D4相贴合，点D3至E3的空心面为进气面，点D3至E3的空心面为135度，点F3至G3的空心面为排气面，F3至G3的空心面小于135度。
[0015]图7、图8和图9所不为本发明的壳体I的形状。壳体I是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子2的宽度K2M2相等，A4和B4是两个半径相等的平行的圆平面，球面F4以04为球心，半径与转子2左右外侧大球面E2和F2球面的半径相等，壳体I球面的对角是一空心圆环，圆环宽度与叶片3厚度相等，空心圆环的两个侧面C4和D4是平行的圆环平面，E4是中心轴通过04的柱面，位于壳体I的对角线上，其外径与叶片3柱面Cl的外径相等，且大于壳体I球面F4的外径，圆环平行的C4和D4两平面的空间位置以如下而定:保证装配好后C4和D4两平面与一配气锥5侧面的平面C3及另一配气锥侧面的相应平面贴合。整个壳体I关于球台中心04对称。
[0016]图12所示为本发明的垫块6的形状。垫块6是一段圆环，共有相同的四条，其中一条外侧A5是半径与壳体I对角圆环E4外径相等的柱面，内测B5是半径与壳体I球面F4半径相等的球面，其上下厚度与转子2正交的十字板宽度K2M2相等，两腰部C5和D5是圆台面,该圆台面上底面和下底面的直径分别是直线PlQl和MlNl (如图1所示)，MlPl则是其侧面母线。垫块6形状为轴对称。
[0017]本发明的运行工作原理如下:
如图15，在气马达的一端，转子2、叶片3、密封条4、配气锥5和壳体I将气腔分割成五个各自独立的密封腔Q1、Q2、Q3、Q4和Q5。在转子2的一端，当转子2处于进气开始位置(如图14)时，高压气从配气锥的进气面进入气腔Q1，如图15，这时气腔Q4和Q5已经充满了高压气，而气腔Q2和Q3则为低压气，五个气腔形成的压差，在转子2上产生扭矩，使转子2逆时针旋转，继而推动叶片逆时针旋转。当转子2逆时针旋转时，气腔Q2和Q3里的低压气通过配气锥5的排气面排出。当高压气继续从配气锥5的进气面进入气腔Ql、Q4和Q5时，转子2继续逆时针旋转。
[0018]当转子2转到图15位置，并继续逆时针旋转时，气腔Q4从高压进气腔继而变成低压排气腔，而高压气则继续进入气腔Ql和Q5，气腔Q2和Q3仍为低压排气腔。气压差产生的扭矩继续推动转子2逆时针旋转，当转子2逆时针转动图16位置时，排气腔Q2里的低压气排尽，而Ql和Q5仍为高压进气腔，Q3和Q4仍为低压排气腔，这时高压气又从配气锥5的进气面进入新的高压进气腔，推动转子2继续逆时针旋转。当转子2旋转到图17位置并继续旋转时，腔Q5从高压进气腔继而变成低压排气腔，这时Ql仍为高压进气腔，Q3和Q4仍为低压排气腔，而高压气继续进入新的高压进气腔，推动转子2继续逆时针旋转。
[0019]当转子2逆时针转动图14位置时，排气腔Q3里的低压气排尽，而Ql仍为高压进气腔，Q4和Q5仍为低压排气腔，高压气还在进入新的高压进气腔，推动转子2继续逆时针旋转。当转子2旋转到图15位置并继续旋转时，腔Ql从高压进气腔继而变成低压排气腔。如此周而复始，推动转子不断逆时针旋转。在气马达的另一端，情况也和这一端完全相同。
[0020]上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本方面进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种叶片气马达，其特征在于，包括壳体(1)、转子(2)、叶片(3)、密封条(4)、配气锥(5 )和垫块(6 )等，转子(2 )位于中心，壳体(1)位于外部，配气锥(5 )位于转子(2 )两端空心圆台面内，叶片(3)安放在壳体(1)对角的空心圆环内，同时也位于转子(2)的槽内，并与转子(2)成一个角度，叶片(3)的一个平面与配气锥(5)的圆台侧面相贴合，密封条(4)位于转子(2)和叶片(3)之间，其平面一侧与转子(2)贴合，圆台面一侧则与叶片(3)的圆台面El贴合，垫块(6)位于壳体(1)对角的空心圆环内，正好填满由壳体(1)、叶片(3)、转子(2)和密封条(4)形成的空缺。
2.根据权利要求1所述的一种叶片气马达，其特征在于，所述叶片(3)为四分之一圆形，共有相同的四片，其中一片叶片(3)由两个平面Al、BI和柱面Cl、球面Dl及两圆台面EUJl围合而成；其中，Cl是中心为球心01、半径与壳体(1)的空心圆环的柱面E4的半径相同的柱面，Dl是球心为01半径与转子(2)球台C2半径相同的球面，El和Jl是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线RlSl和直线MINI，MlRl和NlSl则是其侧面母线；两个平面Al和BI平行；两平行平面Al和BI的距离为叶片(3)的厚度，叶片(3)厚度与图8壳体(1)的空心圆环宽度相等； 所述密封条(4)共有相同的八条，其中一条El侧是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线RlSl和P1Q1，P1R1和NlSl则是其侧面母线，Kl侧是平面，过球心O I的轴线与该平面平行，其垂直距离为转子(2)正交的十字板板厚的一半，Gl是球心为01半径与转子(2)中心球台C2半径相等的球面，Fl是球心为01半径与壳体(1)球面F4半径相等的球面，Hl和Il两个面是平行的平面，密封条(4)的宽度与叶片(3)厚度相等；叶片(3)和密封条(4)均为轴对称； 所述转子(2)当中是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球台，球台中间如同对称插入一正交的十字板，A2和B2是平行的圆平面，C2和D2是球心为02的球面，12和J2是相互垂直的两平面，一个叶片(3)和两条密封条(4)垂直安放在12和J2之间的凹槽内，正好完全密合，E2和F2是球心为02半径与壳体(1)球面F4半径相同的球面，G2和H2是两相同的空心圆台部分侧面，其中一个空心圆台上下两底分别是圆平面B2和以直线K2L2为直径的圆面，K2M2的直线段长度为 转子(2)的宽度，整个转子(2)不仅关于球台中心02对称，也是轴对称； 所述配气锥(5 )是一圆台，共有相同的两个，其中一个圆台上下两底A3和B3的半径分别和转子(2)空心圆台侧面G2和H2上下两底的半径相等，高度也与转子(2)空心圆台侧面G2和H2的高度相等，一侧面是被一平面相截的平面C3，平面C3最宽处的宽度不大于转子(2)正交的十字板板厚，平面C3和相应的壳体(1)圆环平行平面C4和D4相贴合； 所述壳体(1)是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子(2)的宽度K2M2相等，A4和B4是两个半径相等的平行的圆平面，球面F4以04为球心，半径与转子(2)左右外侧大球面E2和F2的半径相等，壳体(1)球面的对角是一空心圆环，圆环宽度与叶片(3)厚度相等，空心圆环的两个侧面C4和D4是平行的圆环平面，E4是中心轴通过04的柱面，位于壳体(1)的对角线上，其外径与叶片(3)柱面Cl的外径相等，且大于壳体(1)球面F4的外径，C4和D4两平面与一配气锥(5)侧面的平面C3及另一配气锥(5)侧面的相应平面贴合，整个壳体(1)关于球台中心04对称； 所述垫块(6)是一段圆环，共有相同的四条，其中一条外侧A5是半径与壳体(1)对角.圆环E4外径相等的柱面，内侧B5是半径与壳体(1)球面F4半径相等的球面，两腰部C5和D5是圆台面，该圆台面上底面和下底面的直径分别是直线PlQl和直线MINI，MlPl则是其侧面母线，垫块(6)形状为轴对称。
【文档编号】F01C21/08GK103670521SQ201310688755
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】陈行 申请人:浙江大学