[发明专利]ZL偏心式气动机

说明书

一、技术领域

本发明涉及的ZL偏心式气动机属于气动机械领域，它可作为压缩机或气动马达使用。

二、背景技术

压缩机/气动马达是常用的气动元件，目前常用的压缩机/气动马达有活塞式、离心式、涡轮式、涡旋式、叶片式等多种类型，本发明所述的ZL偏心式气动机在工作原理上类似于偏心式叶片压缩机/气动马达，它通过将偏心式叶片压缩机/气动马达的多叶片替换成一片贯穿中轴的滑板及一系列相关措施，实现了一种简单的压缩机/气动马达形式。该ZL偏心式气动机与目前常用压缩机(气动马达)相比具有构造简单、体积小、重量轻、核心组件的工作条件好、容积效率高等特点。

三、发明内容

本发明涉及的ZL偏心式气动机是一种可作为压缩机或气动马达使用的气动元件，它由壳体、中轴、滑板、密封及润滑系统、热管理系统等部分构成；该ZL偏心式气动机在组成结构上具有如下核心特征：

(1)壳体内部空间为圆柱形、椭圆柱形、或类椭圆柱形，壳体内空间直径大于中轴直径，中轴穿过壳体内部空腔支承在壳体两端，中轴旋转中心线平行于壳体内柱形空间的轴向几何中心线，中轴外缘与壳体内壁的一侧契合，并在契合处形成密封；

(2)中轴穿过壳体柱形工作空间的范围为中间开槽的圆柱形断面，滑板从中轴的槽中穿过，中轴旋转时滑板在槽内滑动，滑动面密封；

(3)滑板平面形状为矩形，滑板周边与壳体内壁契合并密封。

(4)中轴、滑板及密封系统将壳体内部空间分隔成3个独立工作区，在中轴旋转过程中，各工作区体积经历从最小变到最大，又从最大变到最小的周期变化，3个工作区相位依次相差180°(对应中轴转角)，每个区域完成一个工作周期对应中轴旋转540°；

(5)润滑系统对各组件间有相对滑动的接触位置提供润滑；

(6)热管理系统根据工作条件的需要进行散热或供热，以保证该气动元件维持正常的工作温度(若该气动元件通过与环境的自发热交换即可维持正常工作温度，则热管理系统在形式上消失)。

四、附图说明

图1所示为该ZL偏心式气动机的工作原理示意图，图中各编号对应的组件名称如下：

1——壳体；

2——中轴；

3——滑板；

4——低压端气门；

5——高压端气门。

图1中各字母对应意义如下：

O——中轴旋转中心；

O’——壳体断面几何中心；

A、B、C、D——壳体特征点(其中A、C、O、O’共线，BD连线与AC连线垂直)；

X、Y——滑板两头端点；

I区、II区、III区——气动元件内部的三个工作区。

五、具体实施方式

1、工作原理

图1中，中轴2与壳体1在A点(附近一定范围)契合形成密封，滑板3周边与壳体1的内壁契合形成密封，滑板3穿过中轴2的滑动面也密封，于是中轴2和滑板3将壳体1的内部空间分成三个独立的工作区(即图1中I区、II区、III区)；当中轴2旋转时，各独立工作空间的体积不断从最小变到最大，又从最大变到最小做周期变化。低压气门4在壳体上的布置范围从弧AB上离开A点一定距离起延伸到B点前后(图1中壳体上虚线为气门4的范围)；高压气门5在壳体上的布置范围在弧AD上靠A点附近(离开A一定距离)。

当该气动元件作为压缩机时，中轴2顺时针旋转，工作空间体积由小变大时从低压端气门4吸入气体，工作空间体积由大变小时对气体进行压缩并从高压端气门5排出。

当该气动元件作为气动马达时，中轴2逆时针旋转，工作空间体积由小变大时从高压端气门5吸入一定气体，之后，工作空间体积进一步变大，高压气体膨胀，工作空间体积达到最大时气体膨胀过程结束；之后，工作空间体积由大变小时，气体从低压端气门4排出。

2、该元件作为压缩机时的具体工作过程说明

图1中，中轴在外力驱动下沿顺时针方向旋转时，该元件按压缩机工作。

下面以I区为例，说明该气动元件按压缩机工作的具体情况。为便于说明，现以滑板位于X＝A、Y＝C的水平位置为起始位置(图1中将中轴沿逆时针旋转∠XOA回到起始位置)，在起点处，I区的体积最小，II区、III区的体积介于最大、最小之间。