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CN104279119A - 旋转叶片式马达 - Google Patents

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CN104279119A
CN104279119A CN201410328384.XA CN201410328384A CN104279119A CN 104279119 A CN104279119 A CN 104279119A CN 201410328384 A CN201410328384 A CN 201410328384A CN 104279119 A CN104279119 A CN 104279119A
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blade
blades
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rotation part
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CN201410328384.XA
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English (en)
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迈克尔·T·兰德勒姆
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SPX Flow Inc
Original Assignee
SPX Corp
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Publication date
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Abstract

本发明涉及一种旋转马达，其包括：多个叶片，其中，叶片中的每个分开成两个子叶片；一个或多个弹性部件，其中，所述弹性部件被配置为朝着端板推动形成叶片的子叶片中的每个，以在子叶片与端板之间形成密封；内部旋转部件，其容纳从内转子的中心旋转轴线伸出的多个叶片；凸角部件，其包围所述内部旋转部件和所述多个叶片；多个腔室，其中，腔室中的每个被所述凸角部件的内表面和所述内部旋转部件的外表面包围；以及一个或多个端板，用于封闭所述多个叶片、内部旋转部件、凸角部件以及多个腔室。

Description

旋转叶片式马达
技术领域
本发明涉及一种旋转动力马达，尤其涉及一种旋转叶片式动力马达及其制造方法。
背景技术
通常通过叶片从转子中伸出并且围绕中心旋转轴线旋转的方式来制造一种传统的液压旋转马达。该马达包括外壳，其中，叶片和外壳限定多个腔室。该马达通常具有：单个入口，以便工作介质进入多个腔室内；以及单个出口，以便工作介质离开多个腔室，其中，用于旋转转子的转矩由这单个的一对入口和出口限制。
传统的液压旋转马达内的转子被设计为沿与中心旋转轴线垂直的方向移动。在转子旋转期间，随着转子沿与中心旋转轴线垂直的方向移动，与腔室的角位置相关的每个腔室的容积变化。尤其地，在腔室旋转通过入口时，该腔室的容积最小并且在该腔室内的工作介质的压力最大。在腔室接近出口时，腔室的容积增大并且在该腔室内的压力减小。这种活动转子引起对支持转子的轴的不均匀压力负荷，从而引起严重的侧向负荷。此外，在转子旋转期间，作用于每个叶片上的转矩不一致。因此，期望具有一种解决一些上述问题的马达。
发明内容
一方面，提供了一种旋转马达，其包括：多个叶片，其中，所述叶片中的每个分开(split)成两个子叶片；内部旋转部件，其容纳从内部旋转部件的中心旋转轴线伸出的多个叶片；凸角部件(lobe member)，其包围所述内部旋转部件和所述多个叶片；多个腔室，其中，所述腔室中的每个被所述凸角部件的内表面和所述内部旋转部件的外表面包围；以及一个或多个端板，用于封闭所述多个叶片、内部旋转部件、凸角部件以及多个腔室。可选地，旋转马达可进一步包括一个或多个弹性部件。
在一个实施例中，在旋转马达中，多个叶片中的每个包括弹性部件，其中，所述弹性部件位于每个叶片内。在另一个实施例中，在旋转马达中，每个子叶片包括偏置槽，其中，在形成叶片的子叶片中的每个内的所述偏置槽的内表面与所述弹性部件的端部接触，其中，所述弹性部件被配置为朝着所述端板推动叶片的所述子叶片中的每个，以在子叶片与端板之间形成密封，并且其中，弹性部件包括弹簧。在又一个实施例中，在旋转马达中，每个子叶片的侧部被倒圆，其中，每个子叶片的被倒圆的侧部与所述凸角部件的内圆周表面形成接触。在又一个实施例中，在旋转马达中，内部旋转部件包括多个叶片槽，其中，叶片槽中的每个容纳有叶片，其中，叶片槽中的每个包括扩展部件(expansionmember)，以增大在内部旋转部件的旋转期间作用于叶片上的向外作用的离心力，其中，每个叶片沿与内部旋转部件的中心旋转轴线垂直的方向位于相应的叶片槽内，其中，叶片的数量是8或以上，并且其中，所述扩展部件包括弹簧。
另一方面，提供了一种制造旋转马达的方法，所述方法包括：形成多个叶片，其中，叶片中的每个分开成两个子叶片；将所述多个叶片放置在内部旋转部件的外圆周表面内；使用凸角部件包围所述多个叶片和所述内部旋转部件；使用包括入口端口和出口端口的外部端口部件包围所述凸角部件；以及使用多个端板封闭所述多个叶片、内部旋转部件以及凸角部件。
在一个实施例中，该方法可选地包括：在叶片的所述子叶片中的每个内形成偏置槽；将弹性部件放置在叶片的偏置槽内；在叶片的子叶片中的每个内的偏置槽的内表面与所述弹性部件的端部之间形成接触；将叶片配置为在叶片与端板之间形成密封；将所述弹性部件可选地配置为朝着所述端板推动叶片的所述子叶片中的每个，以在子叶片与端板之间形成密封，并且使用凸角部件包围多个叶片和内部旋转部件；沿与内部旋转部件的中心旋转轴线垂直的方向，将每个叶片放置在内部旋转部件的相应的叶片槽内；以及使用多个端板覆盖并密封外部端口部件的、凸角部件的以及内部旋转部件的侧部(side)。
在又一个方面，提供了一种用于液压转矩系统中的设备，该设备包括：旋转装置，用于容纳多个转矩生成装置，其中，转矩生成装置中的每个分开成两个子部分；弹性装置，用于朝外推动所述转矩生成装置的子部分中的每个，其中，所述弹性装置放置在转矩生成装置内；用于将工作流体供应给所述旋转装置的装置；用于封闭用于提供工作流体的所述装置的装置；以及用于覆盖和密封用于提供工作流体的所述装置以及所述旋转装置的装置。
因此，相当广泛地说，已经概述了本发明的某些方面，以便可更好地了解其在本文中的详细描述，并且以便可更好地理解对本技术领域的当前贡献。当然，具有本发明的额外方面，下面描述这些额外方面并且这些额外方面形成其所附权利要求的主题。
在这方面，在详细解释本发明的至少一个方面之前，要理解的是，本发明的应用限于构造细节以及在以下描述中提出的或者在示图中显示的元件的设置。除了所描述的方面以外，本发明还能够具有其他方面，并且能够通过各种方式实践和执行本发明。而且，要理解的是，在本文中使用的措词和术语以及摘要用于进行描述，不应被视为进行限制。
附图说明
图1描述了根据本公开的示例性旋转介质动力马达的分解图；
图2描述了根据本公开的示例性旋转介质动力马达的透视图；
图3描述了多凸角马达环30的透视图；
图4描述了叶片40的透视图；
图5描述了具有螺旋弹簧的叶片40的俯视图；
图6描述了图5中的叶片的透视图；
图7描述了具有片弹簧的叶片40的俯视图；
图8描述了图7中的叶片的透视图；
图9描述了多凸角马达环30、多个叶片40以及内转子50的透视图；
图10描述了多凸角马达环30、多个叶片40以及内转子50的端视图；
图11描述了示例性腔室38的一部分。
具体实施方式
现在，参照示图，描述本发明，在所有图中，相同的附图标记表示相同的部件。根据本发明的一个实施例提供了一种旋转动力马达。根据本发明的一些实施例的这种装置规定多个入口和出口放大马达的输出转矩，没有或者尽可能减小任何侧向负荷，并且与具有单个的一对入口和出口的传统的液压马达相比，实现更快更强的旋转力。
图1描述了根据本公开的示例性旋转动力马达的分解图。旋转动力马达100可包括一个或多个端板21、22、外部端口环10、多凸角马达环30、多个叶片40以及内转子50。所述多个叶片40中的每个可容纳在位于内转子50内的相应的叶片槽53内。外部端口环10可包括入口端口11和出口端口12。外部端口环10可周向封闭多凸角马达环30。多凸角马达环30可包括位于多凸角马达环30的外表面上的输入流凹槽31和输出流凹槽32。多凸角马达环30可周向封闭多个叶片40和内转子50。前部端板和后部端板21、22可位于多个叶片40的、内转子50的、多凸角马达环30的以及外部端口环10的侧部上。
一方面，进入外部端口环10的入口端口11的工作介质可由位于多凸角马达环30的外圆周表面上的输入流凹槽31接收。可通过出口端口12排放位于输出流凹槽32上的工作介质。进入入口端口11的工作介质可被加压。在一些方面，工作介质可包括空气、流体、气体或其组合。在各个方面，根据马达100的期望速度、工作介质的种类以及马达100的运行条件，工作介质的压缩比可调节。
图2描述了根据本公开的示例性旋转动力马达的透视图。旋转动力马达100可包括圆柱形外壳110，该外壳包括形成圆柱形外壳110的圆周表面的外部端口环10。前部端板和后部端板21、22中的每个可固定至外部端口环10的侧部，以由多个周向间隔开的紧固部件23(例如，螺母、螺栓等)封闭圆柱形外壳110。
旋转动力马达100可进一步包括驱动器60。驱动器60可穿过前部端板和后部端板21、22以及外部端口环10的中心轴线。一方面，在马达100的操作期间，驱动器60可沿与中心轴线垂直的方向不移动。
外部端口环10可包括一个或多个入口端口和出口端口11、12。一方面，外部端口环10可包括位于外部端口环10的圆周表面上的单个的一对入口11和出口12。工作介质可通过入口端口11进入旋转动力马达100并且可通过出口端口12排出。外部端口环10可周向封闭多凸角马达环30(见图3)。
图3描述了多凸角马达环30的透视图。多凸角马达环30的外圆周表面33可包括一对或多对输入流凹槽31和输出流凹槽32。输入流凹槽31可与外部端口环10的入口端口11对准(见图2)，以便输入流凹槽31可接收来自入口11的工作介质。同样，输出流凹槽32可与外部端口环10的出口12对准(见图2)，以便可通过出口端口12排出在输出流凹槽32中流动的介质。
多凸角马达环30可包括多个凸角36。一方面，凸角36的数量可为2个或更多个，优选地为8个或更多个。多个凸角36中的每个可包括一对入口34和出口35。一方面，所述对中的入口34和出口35可沿多凸角马达环30的宽度方向彼此平行。在一些方面，所述对中的入口34和出口35可相对于多凸角马达环30的宽度方向成角度地对准。多个凸角36可位于多凸角马达环30的内圆周表面中。一方面，多个凸角36可沿着多凸角马达环36的内圆周表面以相等的距离周期性间隔开。
多个凸角36中的每个凸角可位于多凸角马达环30的内圆周表面的平坦或凸形的位置处，其中，可在两个相邻的凸角36之间形成凹形工作室38。一方面，在多个凸角36处的入口34可与输入流凹槽31对准，以便入口34中的每个可接收来自输入流凹槽31的工作介质，并且将工作介质引入相应的凹形工作室38中。同样，在多个凸角36处的出口35可与输出流凹槽32对准，以便输出流凹槽32可接收通过出口35离开凹形工作室38的工作介质。由于在外部端口环10、多凸角马达环30以及腔室38之中具有连续的介质流动回路，所以与传统的液压马达相比，旋转动力马达100可产生更高的转矩。
图4描述了叶片40的透视图。叶片40可包括一个或多个子叶片41、42。一方面，叶片40可分开成一对子叶片，即，第一子叶片41和第二子叶片42，其中，这对第一子叶片41和第二子叶片42可相对于彼此滑动，同时保持彼此部分接触。一方面，叶片40可具有矩形形状。第一子叶片41和第二子叶片42中的每个的一个侧端441、442可被倒圆。第一子叶片41和第二子叶片42中的每个的另一个侧端可具有角形形状(angular shape)。叶片40的圆形形状441、442可与多凸角马达环30的内圆周表面接触(见图1)，从而在内转子50的旋转期间，在叶片40与多凸角马达环30的内圆周表面之间形成密封(见图1)。叶片40的圆形形状441、442可减小叶片40与多凸角马达环30的内圆周表面之间的摩擦力，同时在内转子50的旋转期间，能够允许叶片40与多凸角马达环30的内圆周表面保持接触。在某个方面，叶片40的数量可大于凸角36的数量，以防止工作介质旁流。
图5描述了具有螺旋弹簧的叶片40的俯视图，并且图6描述了相应的透视图。第一子叶片41和第二子叶片42中的每个可包括在子叶片的内部的偏置槽411、422，其中，弹性部件430可位于偏置槽411、422内。弹性部件430可包括弹簧。在一些方面，弹性部件430可包括螺旋弹簧、片弹簧等。虽然第一子叶片41和第二子叶片42可保持彼此部分接触，但是螺旋弹簧430的一端431可与位于第一子叶片41内的偏置槽411的表面接触，从而向前推动第一子叶片41的端部451。结果，第一子叶片41的端部451可与第一端板21的内表面形成接触(见图1)，从而在叶片40与第一端板21之间形成密封。同样，螺旋弹簧430的另一端432可与位于第二子叶片42内的偏置槽422的表面接触，从而将第二子叶片42的端部452推动到与向前的第一子叶片41相反的方向。结果，第二子叶片42的端部452可与第二端板22的内表面形成接触(见图1)，从而在叶片40与第二端板22之间形成密封。这种分开的叶片设计可允许叶片被迫形成与端板21、22的密封，以便与传统的叶片马达相比，马达100可在高得多的介质压力下运行。
图7描述了具有片弹簧的叶片40的俯视图，并且图8描述了相应的透视图，其中，片弹簧460放置在偏置槽411、422内。与在图5-6中的螺旋弹簧430一样，虽然第一子叶片41和第二子叶片42可保持彼此部分接触，但是第一子叶片41的端部451被向前推动，从而在第一子叶片41与第一端板21之间形成密封。第二子叶片42的端部452在第二子叶片42与第二端板22之间形成密封。
图9描述了多凸角马达环30、多个叶片40以及内转子50的透视图。多凸角马达环30可封闭多个叶片40和内转子50。内转子50可包括多个叶片槽53，以容纳多个叶片40。多个叶片槽53可通过相等的角间距周向设置在内转子50的外表面中。每个叶片40可沿与内转子50的中心旋转轴线a0垂直的方向位于相应的叶片槽53内。在内转子50围绕内转子50的中心轴线a0旋转期间，流体压力可促使叶片40朝外滑动，以便可在叶片槽53的外面推动叶片40的被倒圆的侧部441、442，并且这些被倒圆的侧部可与多凸角马达环30的内圆周表面形成接触。一方面，叶片槽53可不需要扩展部件来朝外推动叶片40，以使叶片40与多凸角马达环30的内圆周表面接触。或者，叶片槽53可包括扩展部件，以增大朝外作用的离心力。扩展部件可包括弹簧、压缩气体或者用于增大朝外作用的离心力的任何其他合适的装置。
内转子50可包括一个或多个密封脊状物51。密封脊状物51可位于内转子50的侧部与端板21、22之间(见图1)。密封脊状物51可在内转子50与端板21、22之间形成密封，并且减小对着端板加压的区域。内转子50可进一步包括驱动器槽52。驱动器槽52可保持穿过内转子50的驱动器60(见图2)。一方面，内转子50的中心旋转轴线a0可与驱动器60的通过方向对准。在一些方面，在内转子50的旋转期间，内转子50沿与中心旋转轴线垂直的方向不移动。
图10描述了多凸角马达环30、多个叶片40以及内转子50的端视图。多凸角马达环30可封闭多个叶片40和内转子50。多凸角马达环30的内圆周表面可包括多个凸角36。多凸角马达环30的内圆周表面、内转子50的外圆周表面、以及端板21、22(见图1)可形成多个工作室38。一方面，每个腔室38可由两个相邻的凸角36、多凸角马达环30的内圆周表面以及内转子50的外圆周表面形成，其中，该腔室由两个端板21、22关闭。
每个腔室38可具有彼此相等的容积。在一些方面，内转子50的旋转轴线a0可固定，以便在内转子50的旋转期间，每个腔室38可保持相等的容积。进入外部端口环10(见图1)的入口端口11中的工作介质可由位于多凸角马达环30的外圆周表面上的输入流凹槽31(见图1)接收。在输入流凹槽31上的工作介质可通过每个凸角36内的入口34进入每个腔室38，并且作用于从内转子50伸出的叶片40上，以生成转矩，从而在顺时针或逆时针方向围绕内转子50的中心旋转轴线a0旋转内转子50。同样，工作介质可通过出口35离开腔室38，并且随后可通过外部端口环10(见图1)的出口凹槽32和出口端口12排出。根据本公开的介质流动路径可在不需要多个外部连接的情况下允许工作介质供给多个凸角36中的所有入口和出口。此外，这种介质流动路径可在不需去除和重新定位马达100的情况下允许可逆地旋转转子50。
图11描述了示例性腔室38的一部分。通过入口34a进入工作室38a内的工作介质可作用于从内转子50伸出的叶片40上，从而如箭头所示地旋转内转子50。在旋转内转子50之后，工作介质可通过出口35a离开腔室38a。一方面，工作室可包括入口和出口。在一些方面，在内转子50的旋转方向上，工作室可通过入口接收工作介质并且通过最近的相邻凸角中的出口排放工作介质。在各个方面，在内转子50的顺时针旋转方向上，工作室可通过入口接收工作介质并且通过最近的相邻凸角中的出口排放工作介质。
每个腔室可产生作用于叶片40上的相等量的转矩。包括入口34和出口35的多个凸角可在多个叶片40中的每个处生成转矩臂。一方面，使马达100旋转的转矩可与凸角36的数量相乘。在各个方面，旋转动力马达100可不需要侧向负荷，也不需要辅助的螺母扳手。在一些方面，所有输入能量可转换成连续的旋转，因此，与传统的液压马达相比，可实现更快更强的旋转力。
通过详细的说明书，本发明的很多特征和优点显而易见，因此，所附权利要求旨在包括在本发明的真实精神和范围内的本发明的所有这种特征和优点。而且，由于本领域的技术人员容易想到多种修改和变更，所以不需要将本发明限于所显示和描述的精确构造和操作，因此，可采用在本发明的范围内的所有合适的修改和等同物。

Claims (40)

1.一种旋转马达，其包括：
多个叶片，其中，所述叶片中的至少一个包括两个子叶片；
内部旋转部件，用于容纳所述多个叶片；
凸角部件，用于至少部分包围所述内部旋转部件和所述多个叶片；
多个腔室，其中，所述腔室中的至少一个至少部分被所述凸角部件的内表面和所述内部旋转部件的外表面包围；以及
至少一个端板，用于至少部分覆盖所述多个叶片、所述内部旋转部件、所述凸角部件以及所述多个腔室。
2.根据权利要求1所述的旋转马达，进一步包括：至少一个弹性部件。
3.根据权利要求2所述的旋转马达，其中，所述弹性部件位于具有所述子叶片的所述叶片内。
4.根据权利要求3所述的旋转马达，其中，所述叶片的每个子叶片包括偏置槽。
5.根据权利要求4所述的旋转马达，其中，在所述子叶片中每个内的所述偏置槽的表面与所述弹性部件的端部接触。
6.根据权利要求5所述的旋转马达，其中，所述弹性部件被配置为朝着所述端板推动所述子叶片中的至少一个，以在所述子叶片与所述端板之间形成密封。
7.根据权利要求1所述的旋转马达，其中，所述子叶片中的至少一个的侧部被倒圆。
8.根据权利要求7所述的旋转马达，其中，被倒圆的所述侧部与所述凸角部件的内圆周表面形成接触。
9.根据权利要求1所述的旋转马达，其中，所述内部旋转部件包括多个叶片槽，其中，所述叶片槽中的每个容纳有叶片。
10.根据权利要求9所述的旋转马达，其中，所述叶片槽中的每个包括扩展部件，以增大在内部旋转部件的旋转期间作用于所述叶片槽内的所述叶片上的向外作用的离心力。
11.根据权利要求9所述的旋转马达，其中，每个叶片沿与所述内部旋转部件的中心旋转轴线垂直的方向定位在相应的叶片槽内。
12.根据权利要求1所述的旋转马达，其中，所述叶片的数量至少是8个。
13.根据权利要求2所述的旋转马达，其中，所述弹性部件包括弹簧。
14.根据权利要求10所述的旋转马达，其中，所述扩展部件包括弹簧。
15.一种制造旋转马达的方法，包括：
形成多个叶片，其中，所述叶片中的至少一个包括两个子叶片；
将所述多个叶片放置在内部旋转部件的外圆周表面内；
使用凸角部件至少部分包围所述多个叶片和所述内部旋转部件；
使用包括入口端口和出口端口的外部端口部件至少部分包围所述凸角部件；以及
覆盖并且密封所述外部端口部件的、所述凸角部件的以及所述内部旋转部件的侧部。
16.根据权利要求15所述的制造旋转马达的方法，进一步包括：
在所述子叶片中的每个内形成偏置槽；
将弹性部件放置在具有所述子叶片的所述叶片内；以及
在所述子叶片中的每个内的偏置槽的内表面与所述弹性部件的端部之间形成接触。
17.根据权利要求15所述的制造旋转马达的方法，进一步包括：
将至少一个端板配置为至少部分覆盖所述叶片的侧部；以及
在所述叶片中的至少一个与所述端板之间形成密封。
18.根据权利要求17所述的制造旋转马达的方法，进一步包括：
将所述弹性部件配置为朝着所述端板推动所述子叶片的至少一个端部，以在所述子叶片的所述端部与所述端板之间形成密封。
19.根据权利要求15所述的制造旋转马达的方法，进一步包括：
沿与所述内部旋转部件的中心旋转轴线垂直的方向，将所述叶片中的每个放置在所述内部旋转部件的相应的叶片槽内。
20.一种设备，包括：
多个转矩生成装置，其中，所述转矩生成装置中的至少一个分开成两个子部分；
旋转装置，用于容纳所述多个转矩生成装置；
弹性装置，用于朝外推动所述子部分的至少一个端部，其中，所述弹性装置放置在具有两个子部分的所述转矩生成装置内；
用于将工作流体供应给所述旋转装置的装置；
用于至少部分覆盖用于供应工作流体的所述装置的装置；以及
用于覆盖和密封用于提供工作流体的所述装置以及所述旋转装置的装置。
21.根据权利要求1所述的旋转马达，进一步包括：
外部端口环，用于至少部分覆盖所述凸角部件。
22.根据权利要求1所述的旋转马达，进一步包括：
驱动器，被配置为穿过所述凸角部件。
23.根据权利要求1所述的旋转马达，其中，所述子叶片的至少一个侧部被配置为，在所述内部旋转部件的旋转期间，与所述凸角部件的内圆周表面保持接触。
24.根据权利要求2所述的旋转马达，其中，所述弹性部件包括螺旋弹簧。
25.根据权利要求2所述的旋转马达，其中，所述弹性部件包括片弹簧。
26.根据权利要求1所述的旋转马达，其中，所述叶片中的每个包括弹性部件和两个子叶片。
27.根据权利要求1所述的旋转马达，其中，所述旋转马达包括两个端板。
28.根据权利要求7所述的旋转马达，其中，所述子叶片的被倒圆的侧部被配置为，在所述内部旋转部件的旋转期间，与所述凸角部件的内表面形成接触。
29.根据权利要求1所述的旋转马达，其中，具有两个子叶片的所述叶片是分开的叶片。
30.根据权利要求1所述的旋转马达，其中，所述两个子叶片被配置为相对于彼此滑动，同时保持彼此至少部分接触。
31.根据权利要求1所述的旋转马达，其中，所述子叶片中的至少一个的侧部具有角形形状。
32.根据权利要求15所述的制造旋转马达的方法，进一步包括：
将所述子叶片的至少一个侧部配置为与所述凸角部件的内圆周表面保持接触，同时围绕所述内部旋转部件的中心旋转轴线旋转。
33.根据权利要求15所述的制造旋转马达的方法，进一步包括：
将所述两个子叶片配置为相对于彼此滑动，同时保持彼此至少部分接触。
34.根据权利要求15所述的制造旋转马达的方法，进一步包括：
将所述叶片中的每个配置为具有两个子叶片。
35.根据权利要求15所述的制造旋转马达的方法，其中，具有两个子叶片的所述叶片是分开的叶片。
36.根据权利要求20所述的设备，其中，所述子部分中的至少一个包括偏置槽，并且其中，所述弹性装置的端部与所述偏置槽接触。
37.根据权利要求20所述的设备，其中，所述子部分被配置为相对于彼此滑动，同时保持彼此至少部分接触。
38.根据权利要求20所述的设备，进一步包括：
驱动器，被配置为穿过所述旋转装置。
39.根据权利要求20所述的设备，其中，所述子部分的至少一侧部被倒圆。
40.根据权利要求20所述的设备，其中，所述弹性装置被配置为沿彼此相反的方向推动所述子部分。
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