[实用新型]星旋式转动装置、发动机、气动马达及压缩机

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械行业中发动机及气动马达等领域，尤其涉及一种高膨胀比环形活塞空间的星旋式转动装置、发动机、气动马达及压缩机。

背景技术

对于发动机领域来讲，主要有往复活塞式四冲程发动机、三角转子发动机、燃气轮机等等。在气动马达中的压缩机和泵的传统领域里，主要有柱塞式、叶片式、齿轮式、螺杆式和涡旋式等机械结构。人们在应用这些机械结构的同时。不断地进行改良和创新。

在本申请的申请人于2010年6月10日所提交的专利申请(专利申请号：201010196950.8)中，公开了一种星旋式流体马达或发动机和压缩机及泵。上述专利申请文件的全部内容纳入本申请内容作为参考。

现以流体马达为例，对上述专利申请的基本结构和工作原理作为本实用新型的现有技术进行描述。图1为本实用新型现有技术流体马达结构侧面断面的示意图。如图1所示，星旋式流体马达包括：一个含圆筒空腔的缸体1和由缸体两侧端盖2支撑的主轴3，缸体和两侧端盖之间通过密封圈4密封防流体泄漏，围绕主轴设有带动主轴转动的行星轮转动装置，缸体圆筒表面是围绕主轴的圆形表面，在缸体圆筒表面沿圆筒轴向设有旋阀片凹槽5，旋阀片凹槽5中安装有旋阀片6，旋阀片尾部端通过旋阀片支撑芯轴7固定在两侧端盖2上，旋阀片支撑芯轴与缸体圆筒轴向中心线平行设置，旋阀片头部端面是圆弧面6-1，旋阀片以旋阀片支撑芯轴7为中心沿旋阀片凹槽的一个纵向侧面5-1做扇面形摆动，在摆动过程中，旋阀片圆弧面与旋阀片凹槽的侧面接触，旋阀片凹槽底面至缸体外表面设有通孔作为动力源输入口1-1，在旋阀片支撑芯轴一侧的缸体上设置有从缸体内壁圆筒表面至缸体外表面的通孔作为动力源排出口1-2；行星轮转动装置包括：行星活塞轮8、行星活塞轮固定法兰9和中心太阳轮滚筒10；行星活塞轮是圆柱滚轮(以下简称滚柱行星活塞轮)，滚柱行星活塞轮转动固定于滚柱行星活塞轮固定法兰上，滚柱行星活塞轮通过轴承11滚动套在一个支承轴12上，支承轴12两端与滚柱行星活塞轮固定法兰连接固定，滚柱行星活塞轮固定法兰与缸体之间通过密封圈13密封，滚柱行星活塞轮固定法兰通过键18与主轴连接固定，由于滚柱行星活塞轮转动带动行星活塞轮固定法兰转动，滚柱行星活塞轮固定法兰转动带动主轴转动；中心太阳轮滚筒套住主轴设置在滚柱行星活塞轮和主轴之间，这样在中心太阳轮外圆筒面到缸体内圆筒面之间形成滚柱行星活塞轮转动的环形活塞空间19。主轴轴承14安装在缸体两侧的端盖2上，轴承前盖15和轴承后盖16封住两侧的端盖，主轴3贯穿的轴承前盖15内孔上镶嵌有一个防流体泄漏的运动用密封胶圈17，缸体两侧的端盖2被用螺钉紧固在缸体1上。

对于图1的流体马达，其工作过程如下：一个有压力的气体或液体从所述缸体的动力源输入口注入缸体旋阀片凹槽，气体或液体推动旋阀片以旋阀片支撑芯轴为中心沿旋阀片凹槽的一个侧面向下做扇面形摆动，旋阀片的头部推动行星活塞轮向前转动，随之有压力的气体或液体冲入环形活塞空间继续推动行星活塞轮向前沿环形活塞空间转动，向前转动行星活塞轮挤压气体或液体从动力源排出口排出，并且在由旋阀片向下摆动到中心太阳轮滚筒后隔开的相邻活塞空间形成气体或液体压差，行星活塞轮在向前转动的过程中压迫旋阀片向上摆动复位进入下一个往复周期。

上述专利申请的技术方案中，由于采用了圆环型液压(气压)缸，最大限度利用了机器外圆周空间，不仅半径大出力转矩大，流量大，出力恒定。此外，由于主要元器件活塞采用了滚动方式，从本质上减少了活塞与缸体的磨擦磨损，提高了密封可靠性，降低了能耗。

本领域的普通技术人员均应当知道：膨胀比是指活塞到达膨胀终点的有效环形活塞空间容积和同一活塞在环形活塞空间的进气点火位置的有效容积之比。图3为现有技术星旋式发动机中环形活塞空间的示意图。如图3所示的环形活塞空间中，每个活塞在旋转120°的范围内，约有60°无推力，这约60°的区间就是旋阀片临界区间。当其中一个活塞通过旋阀片临界区间时，只有另外一个活塞有推力发生作用。如图3所示环形活塞空间的膨胀比很小，仅仅约有2～3，因此，采用如图3所示环形活塞空间的发动机虽然可以运行，但是废气的残压过高，浪费的能量大，发动机的效率低。

此外，当旋阀片临界区间的角度过大时，会导致环形活塞空间的膨胀比较小。在上述情况下，滚柱行星活塞轮发生推力的有效工作角度过小，星旋式发动机或星旋式流体马达的出力随之降低，严重的话可能导致上述机械不能连续工作。