一种契合线方位不变的涡旋泵及平动环泵 【技术领域】
本专利涉及流体机械的容积型，回转式流体机械中的径向输送型流体机械。具体的说是一种契合线方位不变的涡旋泵及平动环泵。
技术背景
涡旋式机械的“无自旋的圆周运动方式”可以克服端面不均匀磨损，达到高转速长寿命的优点。解决了动力输入轴设计在低压力方的问题。涡旋液体泵因为没有解决“压力脉动”问题，致使泵转速低于900r/min，影响了它的推广。虽然“高转速涡旋式液体泵”解决了消除“压力脉动”的技术问题，转速得以提高，并且它具有流量平稳程度和离心泵相同的效果。却因没有必须使用它才能完成的任务而被闲置。涡旋机械的加工难度较大，成本高，不利于大范围推广。但它流速平稳的高性能必定会在要求极高的液压系统中占有独特的市场。
涡旋式机械的“无自旋的圆周运动方式”仍然存在偏心轮受力不均匀和偏心旋转需要大、小平衡配重的问题。
涡旋式机械除现在已经实现的动、静涡旋结构形式外，两个涡旋契合线方位不变的形式更具有实用价值。
【发明内容】
两个涡旋契合线方位不变的实现，摆脱了偏心轮驱动的缺欠。原来的动、静涡旋已经不能用“动、静”相区别。按照“涡旋真空泵”的排列，可以把动涡旋改叫居中涡旋，静涡旋改叫外侧涡旋。两种涡旋同步旋转，两个涡旋的旋转中心距等于偏心距。
由于目前没有契合线方位不变的涡旋机械面世，本发明设计了相应的传动轮系如图1。转子的轴2贯通泵体，要在相距小于轴径的距离内另设一个轴和齿轮是不可能的；所以容积腔的旋转轴心3没有实体轴，而只有虚拟的轴线，就像一个旋转的圆筒一样，它是在大内径轴承的支撑下旋转的；容积腔的“颈”部嵌入轴承内，并任由转子的轴穿过“颈”内的空间；容积腔的传动轮4和转子轴的传动轮1相同，分别与两个同轴孪生齿轮5啮合；转子的轴可以绕孪生齿轮轴微调一定的角度，用来调整容积腔和转子的契合；并且孪生齿轮之间或转子轴与它的齿轮间也设有微调机构，用来调整容积腔和转子的同步。契合涡旋间的相对运动，无论站在哪一方来看对方都是在做“无自旋的圆周运动方式”，站在泵壳的立场看到的是两个涡旋契合线方位不变，只是在一个平面上移动。动力应由图中同轴孪生齿轮5输入，可以避免齿轮间隙造成同步误差。
另一种使契合线方位不变的方法是：在两个共轭件之间设防自旋的结构；可以驱动居中的轴或外侧的壳体；防自旋机构传递动力使两个共轭件保持同步回转。防自旋机构采用十字环防自旋机构，它的的优点是可以在一定范围内适应偏心率的调整。
两种方法各有优缺点，应根据需要选用。
涡旋的排列，在气体介质时均采用与外向内压缩性的涡旋副，双侧涡旋居中，外侧配以契合涡旋。对于液体介质必须是中轴上装配双侧异向地涡旋与它契合涡旋装配在容积腔内；如图3，图中齿轮组1，中轴2，旋转容积腔3，随容积腔转动的涡旋4，随中轴转动的涡旋5，容积腔的“颈”7，容积腔和中轴同步旋转；液体从进液口12进入，经过两幅涡旋的推动汇合在6处，从出液口8压出。图中9、10是轴承及轴封，机壳和底座是11。
涡旋盘采用双头涡旋线的，好处是涡旋壁中心对称易于零件的静平衡，四个月牙工作相位相差90度输出较平稳。按照专利200410000564.1的方法设计可以做成油(液)气混输泵，液体可占比例(0-100)％。
本发明的传动齿轮系统用于改造滚动活塞泵，就成为平动环泵，简化结构如图4。把两个涡旋盘分别改为圆柱形容积腔10和圆柱形转子9，转子的中部是介质的通道，转子的端面呈环形，故称其为平动环泵；转子“内接”在容积腔里；容积腔和转子转动的轴心平行同步转动；分隔进、出液腔的隔板5、7剖面为“T”形，“T”形的下段5在转子的轴向滑槽4内伸缩，隔板的另一端7在容积腔壁的切向滑槽内滑动；“T”形隔板两个“笔划”的交点6为柔性连接，允许小角度偏离垂直状态；转子的轴3偏离容积腔的旋转中心，使转子与容积腔保持契合。图中转子自身配重1，通流孔2，容积腔的通流孔8，机壳11，底座12。
转子的一种结构如图5。圆柱形转子的端面1呈环形，转子纵向隔板滑槽3内有隔板，转子内分隔成前后两个部分，分别在隔板两侧开通流孔2和5。液体进入前腔并从吸液腔进口2进入容积腔；液体从容积腔出口5进入转子的后腔，然后从口4输出。
【附图说明】
图1传动轮系示意图。
图2契合线方向不变的涡旋运动，轴向示意图，契合线位置在一条线上移动。
图3涡旋纵向结构示意图。
图4平动环泵轴向示意图。
图5平动环转子的结构图。
图6平动环泵转角差90度的四个瞬间的示意图。可以看到容积腔和转子的契合线位置是不变的。
图7平动环泵双级泵结构示意图。
图8是平动环泵输送含有固体颗粒的液体时腔体结构示意图。
【具体实施方式】
由于泵的双旋转结构和液体进出口均在容积腔的中心区，所以能方便的构成多级串连的结构，可以提高输出压力。涡旋式的同步回转机构主要是驱动轮系，不再重复。现以平动环的双级泵为例予以说明。
双级平动环泵结构示意如图7。动力由主动轮1输入，驱动容积腔9和转子7同步错位轴旋转；图中15所指的范围是A-A局部视图，其中转子与容积腔间的通流孔3、4，隔板5；液体从进液口17进入第一级泵的前腔16，从进液口3进入容积腔，经契合线的挤压从通流孔4进入第一级的后腔和第二级的前腔14；同理再次加压后进入第二级的后腔8，从出液口10输出。图中转子轴2，外壳和底座13，轴承和轴封11、12等。
输送含有固体颗粒的液体时，容积腔(或转子)的表面开许多轴向的小槽如图8或同时改变容积腔表面为弹性的材料。
一种契合线方位不变的涡旋泵及平动环泵。共轭件同向、同步旋转，旋转轴相距等于偏心量，故不须要偏心轮。泵的运动件是纯旋转运动，转速高、震动小。把上述方法移植到滚动活塞泵，使它的性能提高，发挥它加工简单易于制造和维修的优点，更利于推广。两种泵均可多级串接提高输出压力，可以用于液体、气体和液气混输。
本专利以液体泵为例，说明了泵的结构原理。它在液体和气体流体机械方面的应用均属发明的范畴和保护范围。