旋转活塞轮式气马达制造技术

一种能够在多种介质中使用的气马达（或蒸汽、燃气马达）。它是在气马达壳体中，两个活塞轮（锥）转子在联动器的带动下匀速转动，利用气体的冲击力和进入腔和排出腔气体的压差推动活塞轮（锥）转子转动的。活塞轮气马达的密封是依靠气体的动密封来实现的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气马达(或蒸汽或燃气马达)，尤其是结构简单，变速范围大，长寿命，大功率，大容积，可扩展在多种工作温度条件下及多种气体介质中运行的旋转容积式气体马达。当介质为燃气时，可称之为燃气马达，当介质为蒸汽时，可称之为蒸汽马达，当介质为压缩空气时，可称之为空气马达。
技术介绍
气马达是将压缩空气的能量转化成连续回转运动的执行元件，按结构形式可分为叶片式、活塞式和齿轮式三类。叶片马达主要由定子、转子、叶片、配流盘、轴和壳体等零部件组成。叶片马达是一组能在滑槽中沿径向伸缩的矩形叶片，叶片把前后端盖和转、定子间的环状空间沿圆周分隔成与叶片数量相同的封闭小室。由于转、定子间的径向距离沿圆周变化，在转子旋转的过程中这些小室的容积会发生周期性的扩大和缩小。叶片底部装有弹簧，保证马达起动时叶片紧贴定子曲线表面。叶片马达的缺点是抗污染能力较差，对工作介质的清洁度要求高，且由于工作中叶片与定子间接触，需要有润滑油进行润滑，易磨损。活塞式气马达是通过曲柄或斜盘将若干个活塞的直线运动转变为回转运动，其结构有径向活塞式和轴向活塞式两种。径向活塞式气马达的工作室由活塞和缸体构成，几个气缸围绕曲轴呈放射状分布，每个气缸通过连杆与曲轴相连。通过压缩空气分配阀向各气缸顺序供气，压缩空气推动活塞运动，带动曲轴转动。当配气阀转到某角度时，气缸内的余气经排气口排出。改变进、排气方向，可实现气马达的正、反转换向。轴向活塞式气马达的结构是在轴向均布气缸，在输入压缩空气的作用下气缸活塞依次作往复直线运动，通过斜盘作用，把直线运动转变为输出轴的回转运动。活塞式气马达的缺点是结构复杂，零件多，价格高，由于活塞在气缸内运动，还需要有润滑油系统。齿轮式气马达是由一对齿轮和前盖、后盖及壳体构成，两个齿轮相互啮合，并与前盖、后盖及壳体接触。两个相互啮合的齿轮把气马达分成进入腔和排出腔，高压气体流入进入腔内，推动两个齿轮转动，并在排出腔将气体排出。齿轮多采用标准的渐开线齿形，渐开线方程为ρ2=R2(1+α2)θ=α-arctgα]]>齿轮式气马达有双齿轮式和多齿轮式，齿轮可采用直齿、斜齿和人字齿。采用直齿轮的气马达可以正反转动，采用人字齿轮或斜齿轮的气马达则不能反转。齿轮气马达也具有结构简单、重量轻、体积小、易正反转的特点，但要有润滑油进行润滑，易磨损，寿命低。以上气马达均是通过部件接触磨擦来完成密封功能的，对于低压高速转动的条件下，气马达极易造成磨损，寿命低，特别是对于高温的燃气及蒸汽介质，由于使润滑油失效，气马达不能使用。涡轮的工作是从燃烧系统释放的燃气流吸收能量，并将其膨胀到较低的压力和温度，涡轮是由若干级的静止导向器叶片和若干级的旋转工作叶片组成，其基本部件有燃烧室燃气导管、导向器叶片、涡轮盘和涡轮工作叶片。转动组件由装在涡轮机匣的轴承支承，涡轮轴可以和压气机轴共用一个轴，或者由自动定心的联轴器与压气机轴相接。导向器叶片具有翼型截面，相邻叶片之间的通道构成了收敛的涵道。涡轮工作叶片也设计成翼型截面，每个相邻叶片之间的通道使气流稳定地加速到喉部，喉部的面积最小，速度达到了所需的出口速度，来产生要求的反力度。涡轮在小功率状态下，半径很小，泄漏增大，效率很低，此外当涡轮的工作状态偏离设计点时，或在低速状态下，涡轮效率很低。汽轮机是一种以蒸汽为工质，并将蒸汽的热能转化为机械功的旋转机械。汽轮机做功的基本单元是汽轮机级，汽轮机级由喷嘴叶栅和动叶栅组成，汽轮机可由单级或多级串联组合而成。蒸汽的热能转变成汽轮机转子旋转的机械能需要在各汽轮机级中先后经过两次能量转换。首先，当一定温度和压力的蒸汽经过喷嘴叶栅时，将热能转换成蒸汽高速流动的动能然后，当高速汽流经过动叶栅时，将动能转换成转子旋转的机械能，从而完成利用蒸汽热能驱动机械做功的任务。汽轮机使用在小功率时，由于叶片半径很小，效率很低。
技术实现思路
为了克服现有的气马达易磨损、寿命低、高温不能使用以及涡轮和汽轮机在小功率状态下效率低的不足，本专利技术提供一种气马达，该气马达利用旋转容积做功原理，采用非接触气体动密封机理。做功及封闭部件由旋转活塞轮式气马达的两个转子负责完成，而传动部件由联动器负责完成，联动器可以是齿轮组、万向节、齿轮和齿套、连轴器，从而使得该气马达能在高速及高温条件下运行，由于采用非接触气体的动密封，延长气马达的寿命，扩展气马达使用的温度条件，该气马达可在燃气、蒸汽、压缩空气等高低温度条件下的各种气体介质中工作。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是旋转活塞轮气马达是由壳体、端盖、A和B两个活塞轮转子、进气管、排气管、喷嘴、轴承以及联动器组成，联动器使得A和B两个活塞轮转子以一定的转速同步匀速转动，联动器可以是同步齿轮、万向节、连轴器或其它的齿轮组构成。两个活塞轮转子是轴上带有二个或二个以上扇形齿的圆柱体(或圆锥体)，其结构相同，它是由外径R圆弧面、内径r圆弧面和包络面组成，外径R圆弧面、内径r圆弧面共轴心，扇形齿轴截面上的每个包络线与其对应的外径圆弧和内径圆弧的两个交点连线过转子的轴心线，两个活塞轮转子通过轴承安装在壳体上，活塞轮转子的外径圆弧面与壳体相接近(存在有微小间隙)，一个活塞轮转子的外径圆弧面与另外一个活塞轮转子的内径圆弧面相接近(存在有微小间隙)，活塞轮转子上的包络面可使A和B两个活塞轮转子匀速转动的扇形齿之间不发生干涉。两个活塞轮转子与壳体及端盖表面形成两个工作容积腔——气体进入腔和气体排出腔。当活塞轮转子转动时，始终都有一个转子将进入腔和排出腔隔开，而另一个转子转动过程中，使得进入腔的工作容积变大，排出腔的工作容积变小，气体介质就是在喷嘴处膨胀，产生高速气流，利用气流动能和进入腔和排出腔的压差推动活塞轮转子转动而做功的。旋转活塞轮的密封机理为非接触式气体的动密封，其需要密封的有三个部分，一是活塞轮转子外径圆弧面与壳体之间的间隙，二是活塞轮转子两个侧面与端盖之间的间隙，三是两个活塞轮转子之间的间隙。第一项密封是在壳体内壁沿轴向开有一系列的小槽，利用气体存在粘度，将附着在高速转动的活塞轮转子上高速气流滞止为静止，产生气环，其作用类似活塞环，阻止泄漏，也可以在活塞轮转子上沿轴向开有“V”形槽，利用相同密封机理，也可以产生密封作用。由于活塞轮转子外径面与壳体之间的间隙相对活塞轮转子半径十分微小，活塞轮转子又高速旋转，设计适当数目的槽，即可以达到气体的密封作用，而又不至产生过大阻力；第二项活塞轮转子侧面与端盖之间的间隙密封，可以在活塞轮转子的侧面上开一系列起密封作用的槽，也可以在端盖上开一系列槽，利用气体的粘性以及小槽气环的作用来达到间隙的动密封的；第三项两个活塞轮转子之间的间隙的密封，气体介质在喷嘴处膨胀，产生很高的气流，根据柏努力方程，通过设计气流方向，使得两个转子相结合的区域成为一个低压区，两个活塞轮转子之间间隙利用这个低压区进行密封，由于两个活塞轮转子间隙很小，活塞轮转子又是高速转动，活塞轮转子带动附面层内的气体运动，而这个气流的运动方向可以抑制泄漏。活塞轮转子上的包络面可使A和B两个活塞轮转子匀速转动，扇形齿之间不发生干涉。活塞轮转子的包络面与外径R圆弧面的交线和包络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气马达（或蒸汽或燃气马达），是由壳体、端盖、两个活塞轮转子、轴承和一组联动器组成，其特征是：活塞轮转子是轴上带有两个或两个以上由外径（锥）圆弧面、内径（锥）圆弧面和包络面组成扇形齿的转子，包络面使两个活塞轮转子同步旋转时不发生干涉，联动器使得两个活塞轮转子以一定的转速同步匀速转动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李文华，
申请(专利权)人：李文华，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]