一种流体传动方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及流体传动领域，特别是涉及一种流体传动方法及装置。本发明专利技术所要解决的问题就是要提供一种能够将流体压力高效率转化为转矩的方法及流体传动装置。其特殊之处在于：具有环形压力缸，环形压力缸包括定子和转子，定子和转子之间设有圆环形密封腔，定子有一个伸入圆环形密封腔的凸出部分，凸出部分的一侧设有流体进口，凸出部分的另一侧设有流体出口，转子上设有既可伸入圆环形密封腔又可缩回转子体内的活塞，凸出部分和活塞将圆环形密封腔分隔为正压区和背压区。这种流体传动装置，由于环形压力缸内的流体压力作用于活塞的法向力与环形压力缸的切线平行，形成转矩没有任何折扣，效率高。具有这种流体传动装置的动力系统也因此而简捷高效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及流体传动领域，特别是涉及一种流体传动方法及装置。
技术介绍
流体传动是利用流体的动能或压力能传递动力，其中液压传动以功率密度大著称，但效率低也是其在动力系统中不能普遍应用的原因。液压传动效率低的主要原因在于往复运动与旋转运动的转化---液压油缸的往复运动形式、旋转液压马达的高压困油区、柱塞液压马达的旋转运动与往复运动低效率转换等等。将流体的动能转化为人类最方便利用的旋转运动，古已有之，风车、水车就是最古老的透平式流体传动装置。将流体的压力能转化为人类最方便利用的旋转运动，蒸汽机是这种容积式流体传动装置的典型。透平式流体传动装置主要利用流体的动能，容积式流体传动装置主要利用流体的压力能。曲柄连杆机构将活塞在气缸中的直线运动转化为旋转运动，造就了功率密度增大的蒸汽机、内燃机，带来了工业化革命。至今，曲柄连杆机构仍然是直线运动转化为旋转运动的首选。活塞在气缸中的直线往复运动，在“往”程时效率很高，几乎将流体压力能量全部转化为直线运动能量，但是这种高效率的直线运动有去无回，例如航空母舰上的飞机蒸汽弹射装置，在弹射飞机后活塞射出气缸，在气缸外以另外方法回复。活塞在气缸中“复”程时是消耗能量，负作功。曲柄连杆机构虽然能巧妙的将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动，但是将“往”程的直线运动转化为旋转运动时，由于连杆与曲柄的夹角存在，运动能量的转化也要打一定的折扣。流体压力---活塞往复运动---曲柄连杆机构---曲轴旋转运动这种典型的、以蒸汽机、内燃机为代表的动力系统，由于其结构特征所限，效率低是必然的。
技术实现思路
本申请人认为，如果活塞在气缸中的运动只有“往”程时的高效率，没有“复”程时的消耗能量，那是一种很理想的流体压力转化为直线运动的传动装置，如果能将“往、复”行程合二为一、使流体压力直接转化为旋转运动输出转矩，那效果将更为理想。本专利技术所要解决的问题就是要提供一种能够将流体压力高效率转化为转矩的方法及流体传动装置。本专利技术解决上述问题的技术方案是：本专利技术所提供的流体传动方法，是将压力流体输入圆环形压力腔，压力流体施力于圆环形压力腔内的活塞，活塞带动转子旋转，将流体压力转化为转矩，所述活塞安装在转子上。本专利技术所称的压力流体输入圆环形压力腔是指压力流体从外部输入圆环形压力腔，或者可燃流体在圆环形压力腔内爆燃产生压力流体。本专利技术将流体压力高效率转化为转矩，是将现有的活塞运行的直线形压力缸变成圆环形压力缸，活塞在直线形压力缸内的往、复行程也变为在环形压力缸内的圆环形单向行程。本专利技术所提供的流体传动装置，其特殊之处在于：具有环形压力缸，环形压力缸包括定子和转子，定子和转子之间设有圆环形密封腔，定子有一个伸入圆环形密封腔的凸出部分，凸出部分的一侧设有流体进口，凸出部分的另一侧设有流体出口，转子上设有既可伸入圆环形密封腔又可缩回转子体内的活塞，凸出部分和活塞将圆环形密封腔分隔为正压区和背压区。工作时流体从进口6进入圆环形密封腔4正压区9，流体推动活塞8，从而带动转子3旋转，输出转矩，而背压区10的流体从出口7排出(参见图1-图4)。所述的活塞8最好为两个，其最佳方案是两个活塞互错180度布置。当一个活塞8在转动至与突出部分5干涉位置时缩入转子3体内，另一个活塞8还可以将圆环形密封腔4分隔为正压区9和背压区10，使装置在工作循环中的转矩输出或压力流体输出持续而不产生脉动(参见图1-图4)。为了进一步减少活塞伸缩阻力，在活塞上设有贯通活塞前端和后端的均压孔，均压孔的后端与一个密封室连通。上述的圆环形密封腔的断面形状可以是曲线围成的，定子和转子上构成圆环形密封腔的部分分别是曲线的一部分；也可以是直线围成的，如矩形，定、转子上构成圆环形密封腔的部分分别是较浅的矩形沟槽401，或者一边是全尺寸的矩形沟槽401，另一边是对应的闭合面402(参图5)。本专利技术还提供了一种动力系统，包括泵或马达，其中最少有一个泵或马达是流体传动装置，所述的流体传动装置具有环形压力缸，环形压力缸包括定子和转子，定子和转子之间设有圆环形密封腔，定子有一个伸入圆环形密封腔的凸出部分，凸出部分的一侧设有流体进口，凸出部分的另一侧设有流体出口，转子上设有既可伸入圆环形密封腔又可缩回转子体内的活塞，凸出部分和活塞将圆环形密封腔分隔为正压区和背压区。本专利技术还提供了一种内燃机，它包括至少一个流体传动装置，所述流体传动装置具有环形压力缸，环形压力缸包括定子和转子，定子和转子之间设有圆环形密封腔，定子有一个伸入圆环形密封腔的凸出部分，凸出部分的一侧设有流体进口，凸出部分的另一侧设有流体出口，转子上设有既可伸入圆环形密封腔又可缩回转子体内的活塞，凸出部分和活塞将圆环形密封腔分隔为正压区和背压区；在圆环形密封腔内靠近流体进口处设有点火装置。当转子活塞只有一个的情况下，在运转至与突出部分干涉位置缩回时，环形压力缸是C形贯通状态，突出部分前后的流体进、出口可以处于一开一闭、全开状态，视工况而定：如作为内燃机时的扫气工况时为全开。对于活塞的伸缩动作，其操纵方式既可以是机械式，如凸轮；也可以是电磁式；还可以是液压或气动伸缩等其它形式。机械凸轮式操纵的伸缩装置结构有很多种，都可以应用到本专利技术，其中的一种结构参见图1、图5：凸轮11与定子2固结，转子3上设有摆杆轴12，摆杆轴的两端分别固结有摆杆13和拨叉14，摆杆远端连接有滚轮15，拨叉14远端插入活塞8导槽中。当转子3旋转时，操纵装置也随之旋转，滚轮15沿凸轮11工作面滚动，则摆杆13、拨叉14也随之摆动，操纵活塞8在与凸出部分5干涉时强制收缩退出圆环形密封腔4，活塞8的伸出动作主要靠弹簧16。摆杆轴拨叉一端置于一个封闭腔室17内，它通过活塞上设置的均压孔18使活塞8的两端压力平衡，以求减少活塞8伸缩阻力。电磁式伸缩装置可以选取通用的电磁铁，将铁芯与活塞相连，在位置开关的控制下，电磁力驱动铁芯带动活塞伸缩。液压或气动伸缩装置，可以选取通用的液压缸或气压缸，将之与活塞相连，在定位控制阀的控制下，驱动活塞伸缩。旋转式伸缩可以是丝杠/螺母形式，丝杠一端与活塞相连，另一端设有齿轮，丝杠齿轮与定子上的一种如马耳他十字机构的不完全特殊齿轮啮合，使活塞准时、定位伸缩。定子和转子的结构形式可以是内、外圆套装的径向式布置，也可以是端面贴合的轴向式布置。定子、转子的动、静不是狭隘意义的定子是不动的、转子是动的，而是定、转子是相互运动的，其动、静的功能是可以逆转的。同理，定子、转子的含义也是其动、静的功能可以逆转的。(“定子、转子”的字面意义比较通俗易懂，以之来说明本装置的结构形式也较为清晰。)所述的定子的凸出部分相当于直线形压力缸圈成圆环形后的两端盖合二为一。凸出部分的顶面或者顶面及侧面是与转子3相对滑移的。在相对转动或者滑移的界面缝隙处可以设置密封装置19，它可以是非接触的迷宫式密封，也可以是弹性材料贴合密封。本专利技术所述的流体，不仅仅限于液体，还包括气体。上述流体传动装置的工作循环是可逆的：改变压力流体的输送方向，可以改变本装置转子的转动方向；特别是本装置的压力流体输出和转矩输出也可以逆向改变，即本装置因压力流体能量输出或转矩能量输出的不同，可以是泵，也可以是马达。采用本装置构建的一种动力系统或机器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体传动方法，其特征是：将压力流体输入圆环形压力腔，压力流体施力于圆环形压力腔内的活塞，活塞带动转子旋转，将流体压力转化为转矩，所述活塞安装在转子上，或者可燃流体在圆环形压力腔内爆燃产生压力流体，压力流体施力于圆环形压力腔内的活塞，活塞带动转子旋转，将流体压力转化为转矩，所述活塞安装在转子上。

【技术特征摘要】
1.一种流体传动方法，其特征是：将压力流体输入圆环形压力腔，压力流体施力于圆环形压力腔内的活塞，活塞带动转子旋转，将流体压力转化为转矩，所述活塞安装在转子上，或者可燃流体在圆环形压力腔内爆燃产生压力流体，压力流体施力于圆环形压力腔内的活塞，活塞带动转子旋转，将流体压力转化为转矩，所述活塞安装在转子上。2.一种流体传动装置，其特征在于：具有环形压力缸，环形压力缸包括定子和转子，定子和转子之间设有圆环形密封腔，定子有一个伸入圆环形密封腔的凸出部分，凸出部分的一侧设有流体进口，凸出部分的另一侧设有流体出口，转子上设有既可伸入圆环形密封腔又可缩回转子体内的活塞，凸出部分和活塞将圆环形密封腔分隔为正压区和背压区。3.根据权利要求2所述的流体传动装置，其特征在于所述活塞为两个。4.根据权利要求3所述的流体传动装置，其特征在于两个活塞互错180度布置。5.根据权利要求2、3或4所述的流体传动装置，其特征在于活塞上设有贯通活塞前端和后端的均压孔，均压孔的后端与一个密封室连通。6.根据权利要求2所述的流体传动装置，其特征在于所述圆环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏飞，柏昊仓，柏耐霜，
申请(专利权)人：柏飞，柏昊仓，柏耐霜，
类型：发明
国别省市：陕西;61