适用于高压场景的转动装置及应用其的机械装置 |
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| 申请号 | CN201410776253.8 | 申请日 | 2014-12-15 | 公开(公告)号 | CN104612963A | 公开(公告)日 | 2015-05-13 |
| 申请人 | 姚镇; | 发明人 | 姚其槐; 姚镇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种应用高压场景的转动装置及应用其的 流体 机械。该转动装置中，将偏 心轴 运动腔与 活塞 运动腔分开， 轴承 可以在偏心轴运动腔的轴向设置，由于偏心轴运动腔的轴向长度大于活塞运动腔的轴向长度，从而轴承设置数量和灵活度均有了很大的空间扩张，多个轴承能够承受的压 力 自然增大，进而应用该转动装置的流体机械的承压能力大幅提高，能够应用于高压场景，并具有能够实用化的工作寿命。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种转动装置，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 适用于高压场景的转动装置及应用其的机械装置技术领域背景技术[0003] 近些年来，页岩油和页岩气的开发飞速繁荣。开采页岩油和页岩气最常用的方法为水力压裂法，即将高压水(经常混有化学物质)注入油井中，把被圈闭的油和天然气释放出来。目前，约有半数以上的页岩油和页岩气开采采用水力压裂法。 [0004] 无论是上述提及的油田早期注水、页岩油/页岩气的开发，还是海水淡化、工程机械等其他领域，高压泵技术均起着重要的作用，其已经成为制约生产效率进一步提高的关键因素。现有技术中已经存在各种各样的高压泵，例如：柱塞泵、往复泵、螺杆泵、偏心转子泵等等。 [0005] 本申请的申请人在2013年1月15日提交了一份专利申请(申请号：201310030773.X)。在该份专利申请中，申请人提供了一种星旋式转动装置及应用其的转子式压缩机和流体马达。图1A为现有技术转子式压缩机的纵切面示意图。图1B为图1A所 示转子式压缩机沿A-A面的剖视图。如图1A和图1B所示，该转子式压缩机包括：缸体110、前/后端盖(120、130)、主轴200、偏心转子组件300和隔离机构400。其中，缸体110与位于其两侧的前/后端盖(120、130)限定一圆筒形内腔。主轴200由前/后端盖(120、130)可转动地支撑，部分地位于圆筒形内腔内，其中心轴线与缸体110的中心轴线重合。偏心转子组件300套设于主轴200位于圆筒形内腔的部分，包括：偏心轴310、滚动活塞轮330及两个滚动轴承320。其中，偏心轴310套设于主轴200位于圆筒状内腔的部分，其中心轴线与主轴200的中心轴线平行且错开预设距离。滚动活塞轮330套设于偏心轴310上，其中心轴线与偏心轴310的中心轴线重合。两个滚动轴承320，对称地套设于偏心轴310上，其内套圈固定于偏心轴310，其外套圈固定于滚动活塞轮330，以隔绝两者的转动，两个滚动轴承320与滚动活塞轮330之间的预紧弹性力将滚动活塞轮330压紧于圆筒形内腔的内圆筒面，使圆筒形内腔的内圆筒面和滚动活塞轮330的外圆柱面形成轴向延伸的密封腔室。隔离机构400将密封腔室分隔为相互独立的第一腔室和第二腔室，该第一腔室和第二腔室分别与设置在缸体110的第一组通孔和第二组通孔相连通。 [0006] 对于图1A、图1B所示的星旋式压缩机而言，其在偏心轴和滚动活塞轮之间采用滚动轴承。使用滚动轴承后，转子压缩机就有望实现无油化或者说少油化，就有望克服因大量使用润滑油而带来的诸多缺点，从而使该结构可以在大型的压缩机、空压机、泵领域应用。 [0007] 然而，对于例如油田使用的高压注水泵，由于高压因素的存在，上述结构会出现问题而不能使用。以市场上一种型号的双面滚柱轴承为例。如图2所示，该双面滚柱轴承的高度为50mm，外径为180mm，内径为130mm。假设活塞的长度L为6.6cm，半径R为28cm，工2 作气压P为20MPa(200kgf/cm)，偏心转子的偏心距l为5mm(即0.005m)，泵的转速n为 740rev/min，由于腔体空间轴向距离的限制，只能设置1个滚动轴承，则： [0008] 活塞面积S＝28×6.6＝184.8cm2 [0009] 活塞推力F＝P×S＝100kgf/cm2×184.8cm2＝18480kgf [0010] 转子扭矩M＝l×F＝0.005m×18480kgf＝906.444N-m [0011] 该1个滚动轴承所承受的负荷f＝18480kgf [0012] 轴承的基本动负荷C＝27900kgf [0013] 速度系数fn＝(33.3/n)3/10＝0.394 [0014] 寿命系数fh＝(33.3/n)3/10×C/f＝0.394×27900/18480＝0.5948 [0015] 寿命时间h＝500×fh10/3＝500×(0.5948)10/3＝500×0＝88.5h [0016] 可见，由于缸体内腔的活塞空间非常狭小，只能容纳1个NNU4926轴承。对于偏心转子转动装置而言，由于滚动轴承所承载的压力过大，导致其寿命时间仅为88.5h，远远达不到实用化的要求。 [0017] 目前，业内亟待出现一种具有较大空间以容纳更多轴承以承受较高压力，从而具有合理使用寿命的高压泵。 发明内容[0018] (一)要解决的技术问题 [0019] 鉴于上述技术问题，本发明提供了一种转动装置及应用其的机械装置，其能够应用于高压场景下，并具有能够实用化的工作寿命。 [0020] (二)技术方案 [0021] 根据本发明的一个方面，提供了一种转动装置。该转动装置包括：缸体110、前后端盖(120、130)、主轴200、偏心转动组件300、隔离机构400。其中，缸体110及前后端盖(120、130)，三者共同限定一内腔，该内腔分为中心轴线重合的两部分，第一部分为圆筒形腔，作为偏心轴运动腔；第二部分为在第一部分的内壁朝向外侧凹陷而形成的环形腔，作为活塞运动腔。主轴200，由缸体110和/或前后端盖(120、130)可转动地支撑，部分位于内腔内，其中心轴线与偏心轴运动腔的中心轴线重合。偏心转动组件300包括：偏心轴310，套设于主轴200位于内腔的部分，其中心轴线与主轴200的中心轴线平行且错开预设距离；滚动活塞轮330，包括：套筒部331和活塞部332，套筒部331呈圆筒状构造，套设于偏心轴 310的外侧；活塞部332呈圆环状构造，套设于套筒部331的外侧，其轴向长度等于活塞运动腔的轴向长度，其侧面与活塞运动腔的两侧面接触密封，其中，偏心轴310及套筒部331在偏心轴运动腔内运动，而活塞部332的至少部分部位在活塞运动腔内运动，活塞运动腔的内圆筒面与活塞部332的外圆柱面之间形成轴向延伸的月牙形密封腔室；以及至少一个轴承320，设置于偏心轴310和滚动活塞轮的套筒部331之间，偏心轴运动腔的轴向范围内。 隔离机构400，将月牙形密封腔室分隔为相互独立的第一腔室和第二腔室，该第一腔室和第二腔室分别与设置在缸体上的第一组通孔和第二组通孔相连通。 [0022] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种泵。该泵包括上述的转动装置，其中：第一腔室为入口腔411，其通过开设于缸体上的吸入通孔412与流体进口相连通；第二腔室为出口腔413，其通过开设于缸体上的排出通孔414与流体出口相连通。 [0023] 根据本发明的再一个方面，还提供了一种压缩机。该压缩机包括上述的转动装置，其中：第二腔室为吸入腔，其通过开设于缸体上的第二组通孔与低压压缩介质输入口相连通；第一腔室为压缩腔，其通过开设于缸体上的第一组通孔与高压压缩介质排出口相连通。 [0024] 根据本发明的又一个方面，还提供了一种流体马达。该流体马达包括上述的转动装置，其中：第二腔室为做功腔，其通过开设于缸体上的第二组通孔与高压流体进口相连通；第一腔室为排出腔，其通过开设于缸体上的第一组通孔与低压流体出口相连通。 [0025] 根据本发明的又一个方面，还提供了一种发动机。该发动机包括上述的转动装置，其中：第二腔室通过开设于缸体上的第二组通孔与燃烧室相连通；第一腔室通过开设于缸体上的第一组通孔与废气排出口相连通。 [0026] (三)有益效果 [0027] 从上述技术方案可以看出，本发明应用高压场景的转动装置及应用其的流体机械具有以下有益效果： [0028] (1)将偏心轴运动腔与活塞运动腔分开，轴承可以在偏心轴运动腔的轴向设置，由于偏心轴运动腔的轴向长度大于活塞运动腔的轴向长度，从而轴承设置数量和灵活度均有了很大的空间扩张，多个轴承能够承受的压力自然增大，进而应用该转动装置的流体机械的承压能力大幅提高，能够应用于高压场景，并具有能够实用化的工作寿命； [0031] 图1A为现有技术转子式压缩机的纵切面示意图； [0032] 图1B为图1A所示转子式压缩机沿A-A面的剖视图； [0033] 图2为轴承寿命时间模型的示意图； [0034] 图3为根据本发明实施例偏心转子式泵的纵切面剖视图 [0035] 图4A和图4B分别为图3所示偏心转子式泵在两个状态下沿A-A面的剖视图； [0036] 图5为根据本发明另一实施例采用静压轴承的泵的示意图； [0037] 图6为图3所示偏心转子式泵的隔离机构中旋阀片的示意图； [0038] 图7为根据本发明另一实施例中将偏心轴和轴承一体化的示意图。 具体实施方式[0039] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。 [0040] 本发明中，将偏心轴运动腔与活塞运动腔分开，从而极大的拓宽了偏心轴与行星活塞轮之间的轴承的设置空间，能够满足各式高压机械装置的需求。为便于说明，现将本发明涉及的各元件所对应的附图标记列出如下： [0041] 110-缸体； [0042] 111-缸体本体； 112-前缸盖； [0043] 113-后缸盖； [0044] 120-前端盖； 130-后端盖； [0045] 140-汽缸头； [0046] 200-主轴； [0047] 210-第一主轴轴承； 220-第二主轴轴承； [0048] 300-偏心转子组件； [0049] 310-偏心轴； [0050] 320-滚动轴承； [0051] 330-滚动活塞轮； [0052] 331-套筒部； 332-活塞部； [0054] 335-弹性圈； [0055] 340-平衡配重块； [0056] 350-静压轴承； [0057] 351-供油嘴； [0058] 400-隔离机构； [0059] 410-旋阀体； [0060] 420-入口腔； 421-吸入通孔； [0061] 430-出口腔； 431-排出通孔。 [0062] 以下将对本发明的各个实施例分别进行详细说明。 [0063] 一、转动装置 [0064] 首先，本发明提供了一种转动装置，该转动装置包括：缸体、前/后端盖、主轴、偏心转子组件、滚动活塞轮和隔离机构。 [0065] 缸体及前后端盖共同限定一内腔，该内腔分为中心轴线重合的两部分，第一部分为圆筒形腔，作为偏心轴运动腔；第二部分为在第一部分的内壁朝向外侧凹陷而形成的环形腔，作为活塞运动腔。 [0066] 主轴由缸体和/或前后端盖可转动地支撑，部分位于内腔内，其中心轴线与偏心轴运动腔的中心轴线重合。 [0067] 偏心转动组件包括：偏心轴，套设于主轴位于内腔的部分，其中心轴线与主轴的中心轴线平行且错开预设距离。 [0068] 滚动活塞轮，包括：套筒部和活塞部，套筒部呈圆筒状构造，套设于偏心轴的外侧；活塞部呈圆环状构造，套设于套筒部的外侧，其轴向长度等于活塞运动腔的轴向长度，其侧面与活塞运动腔的两侧面接触密封，其中，偏心轴及套筒部在偏心轴运动腔内运动，而活塞部的至少部分部位在活塞运动腔内运动，活塞运动腔的内圆筒面与活塞部的外圆柱面之间形成轴向延伸的月牙形密封腔室。以及至少一个轴承，设置于偏心轴和滚动活塞轮的套筒部之间，偏心轴运动腔的轴向范围内。 [0069] 隔离机构将月牙形密封腔室分隔为相互独立的第一腔室和第二腔室，该第一腔室和第二腔室分别与设置在缸体上的第一组通孔和第二组通孔相连通。针对不同的流体机械，该第一腔室、第二腔室、第一组通孔、第二组通孔均有不同的设计，这些内容将在具体的机构中进行说明。 [0070] 本实施例中，将偏心轴运动腔与活塞运动腔分开，偏心轴运动腔的轴向长度大于活塞运动腔的轴向长度，而轴承可以在偏心轴运动腔的轴向设置，从而设置数量和灵活度均有了很大的空间扩张。 [0071] 该转动装置中，每组通孔中通孔的数量可以为1个，也可以为多个。并且，轴承可以是滚动轴承，也可以是静压轴承。而滚动轴承可以为滚柱轴承、滚球轴承、滚针轴承、空气动力学滚动轴承或复合轴承。其中，优选的，轴承左右对称设置。此处的左右对称，指的是相对于以下平面对称：该平面过活塞部的轴线中心，且垂直于活塞部的轴线。 [0072] 本实施例转动装置可以应用于压缩机、流体马达等流体机械中。以下将对应用上述转动装置的泵、压缩机、流体马达和发动机，尤其是泵，进行详细说明。通过以下的说明，本领域技术人员应当可以对本发明的转动装置有更加清楚的了解。 [0073] 二、泵 [0074] 在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种泵。图3为根据本发明实施例泵的纵向剖视图。图4A和图4B分别为图3所示泵在两个状态下沿A-A面的剖视图。请参照图3、图4A和图4B，该泵包括：缸体110、前后端盖(120和130)、主轴200、偏心转子组件300和隔离机构400。 [0075] 以下分别对本实施例偏心转子式泵的各个组成部分进行详细说明。 [0076] 请参照图3，缸体110包括缸体本体111、分别设置在该缸体本体111前/后端面的前缸盖112和后缸盖113。在缸体本体111外侧的预设位置，一般为上方，设置气缸头140。后续的隔离机构的旋阀体及其复位机构、吸入通孔421、排出通孔431均对应该气缸头140的位置进行设置，这些内容将在下文进行详细说明。 [0077] 缸体110及前后端盖(120、130)，三者共同限定一内腔，该内腔分为中心轴线重合的两部分，第一部分为圆筒形腔，第二部分为在第一部分的内壁朝向外侧凹陷而形成的环形腔。其中，该圆筒形腔称为偏心轴运动腔，其作为偏心轴和滚动活塞轮的套筒部的活动空间。环形腔称为活塞运动腔，其作为滚动活塞轮的活塞部的活动空间。这些内容将在下文中进行详细描述。 [0078] 本实施例中，活塞运动腔位于活塞运动腔的轴向中部，但本发明并不以此为限，该活塞运动腔的位置可以左右移动，甚至位于圆筒形腔的左侧或右侧，均可以实现本发明，但这将带来轴承受力不均的问题，并不推荐采用。 [0079] 为了后续表述的方便，按照其功能将内腔沿径向分为偏心轴运动腔和活塞运动腔。然而，也可以沿轴向对该内腔的各个部分进行区分，即其自左至右分为左侧腔、中间腔和右侧腔。其中，左侧腔和右侧腔的半径相同，而中间腔的半径则比该两个腔的半径大。需要说明的是，左侧腔和右侧腔的轴向长度可以相同或不同，左侧腔和右侧腔的半径也可以有所差别，均可以由用户根据需要自行设定。 [0080] 主轴200由前后端盖(120、130)可转动地支撑，部分位于所述内腔内，其中心轴线与偏心轴运动腔的中心轴线重合。主轴200的第一部分位于内腔外，与外界动力源相接，将外界动力源输入的扭矩传输至内腔；第二部分位于内腔内，利用外界动力源输入的扭矩带动偏心转子组件300转动。 [0081] 为减小摩擦，主轴200和前后缸盖(112和113)之间分别设置第一主轴轴承210、第二主轴轴承220。该第一主轴轴承210和第二主轴轴承220通过前端盖120(或后端盖130)定位。其中，第一主轴轴承210优选采用高承载能力、长寿命、高精度的圆锥滚柱轴承，以保证转子侧面和缸盖面的间隙精密可控。 [0082] 需要说明的是，虽然本实施例中主轴200是由前缸盖112和后缸盖113可转动地支撑，但其也可以由前/后端盖(120、130)可转动的支撑。此外，虽然本实施例中主轴只有一端伸出圆筒形内腔外，但是，本发明同样包括主轴两端伸出圆筒形内腔外，由左右两侧同时输入扭矩的情况。本领域技术人员应当很清楚的明了上述技术方案如何实现，此处不再赘述。 [0083] 如图1A所示，偏心转子组件300包括：偏心轴310、滚动活塞轮330和位于两者之间的轴承320。通过在偏心轴和滚动活塞轮之间采用轴承，避免了对润滑油的依赖，克服了因大量使用润滑油而带来的诸多缺点。在主轴的带动下，偏心轴310、滚动活塞轮330在内腔内滚动。 [0084] 偏心轴310套设于主轴200位于圆筒形腔的部分，其中心轴线与主轴200的中心轴线平行且错开预设距离。该偏心轴310的轴向长度大于活塞运动腔的轴向长度，且小于或等于圆筒形腔的轴向长度。偏心轴310的偏心度e的大小根据压缩机排量而定，例如当排量为53c.c时取4.5mm即可，排量越大，偏心度e就越大。 [0085] 滚动活塞轮330可以分为两部分，即套筒部331和活塞部332。套筒部331呈圆筒状构造，套设于偏心轴310的外侧，活塞部332呈圆环状构造，套设于套筒部331的外侧。 其中，套筒部331的轴向长度小于或等于偏心轴310的轴向长度。活塞部332的轴向长度等于活塞运动腔的轴向长度，其侧面与活塞运动腔的两侧面接触密封。 [0086] 在工作过程中，偏心轴及套筒部始终在偏心轴运动腔内运动，而活塞部的至少部分部位则在活塞运动腔内运动，从而活塞运动腔的内圆筒面与活塞部的外圆柱面之间形成轴向延伸的月牙形密封腔室。 [0087] 本实施例中，行星活塞轮的套筒部331的外侧边缘与偏心轴运动腔的内侧边缘之间的距离大于等于1mm，从而在工作过程中，两者并不接触，并且，该套筒部(及偏心轴)的半径可以进一步减小，本发明不对其半径进行限制。 [0088] 为了避免行星活塞轮的活塞部从活塞运动腔中脱落，且保证活塞部与两侧活塞运动腔的密封，因此在工作过程中，活塞部两侧与活塞运动腔的径向接触距离必须要保证大于等于3mm，优选地大于等于5mm。 [0089] 需要说明的是，本实施例中，套筒部331和活塞部332为分离的两个部件。但在本发明的其他实施例中，两者也可以做成的一个整体部件，即两者一体化制备。考虑到加工难度和成本等多方面的因素，优选为两者分开加工并套接，两者接触部位的两侧设置弹性圈335以减轻摩擦，并补偿振动，如图3和图5所示。 [0090] 为了确保活塞部332的两侧面与活塞运动腔的两侧面之间的密封，在活塞部332的两侧面与活塞运动腔接触的位置开槽，并在槽底部的预设位置沿轴向开设通孔。在通孔内安装有密封弹簧333，在槽内安装有侧向密封件334。从而在活塞部332在活塞运动腔内转动的过程中，在密封弹簧333的作用下，侧向密封件334始终紧紧的贴住活塞运动腔的侧面，实现活塞部与活塞运动腔两侧面的可靠密封。 [0091] 需要说明的是，该侧向密封件334呈片状，可以采用耐磨且摩擦系数低的材料制备，例如青铜石墨材料、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)或者减磨合金等等。此外，密封弹簧也可以采用弹性件来取代，例如空气弹簧、弹性橡胶棒。并且，也可以采用在活塞部332两侧面槽的底部分别开设不连通的盲孔，在盲孔内分别设置弹性件即可。甚至是，在加工精度要求满足在活塞部332的两侧面与活塞运动腔之间实现可靠密封的情况下，侧向密封件、弹性件等部件也可以省略。 [0092] 本实施例中，在偏心轴310与滚动活塞轮套筒部331之间，偏心轴运动腔的轴向范围内，设置有5个滚动轴承320。该5个滚动轴承共同承担由活塞部332传导而来的压力。这些滚动轴承可以为滚柱轴承、滚球轴承、滚针轴承、空气动力学滚动轴承或复合轴承。 [0093] 同样以背景技术中提到的场景，即活塞的长度L为6.6cm，半径R为28cm，工作气2 压P为20MPa(200kgf/cm)，偏心转子的偏心距l为5mm(即0.005m)，偏心转子式泵的转速n为740rev/min为例，当应用本实施例的技术方案时，则 [0094] 活塞面积S＝28×6.6＝184.8cm2 [0095] 活塞推力F＝P×S＝100kgf/cm2×184.8cm2＝18480kgf [0096] 转子扭矩M＝l×F＝0.005m×18480kgf＝906.444N-m [0097] 滚动轴承所承受的负荷F＝18480kgf [0098] 轴承的基本动负荷C＝27900×5＝139500kgf [0099] 速度系数fn＝(33.3/n)3/10＝0.394 [0100] 寿命系数fh＝(33.3/n)3/10×C/P＝0.394×139500/18980＝2.8958 [0101] 寿命时间h＝500×fh10/3＝500×(2.8958)10/3＝500×34.612＝17306h [0102] 经由上述计算，本实施例滚动轴承的寿命时间可长达17306小时(连续工作二年)，基本满足了油田实际应用的需要。 [0103] 需要说明的是，本发明中，滚动轴承的数量也不限于本实施例所限定的5个，而可以是左右对称设置的多个，例如：3～10个。 [0104] 在更高压力的情况下，滚动轴承已经不能够满足要求，在这种情况下，则需要引入静压轴承。图5为根据本发明另一实施例采用静压轴承的偏心转子式泵的示意图。如图5所示，在偏心轴310与滚动活塞轮的套筒部331之间，设置静压轴承350。该静压轴承通过设置于缸体之外的静压轴承供油嘴351采用高压油路系统向静压轴承的静压油腔供油，工作可靠。 [0105] 在传统偏心转子式泵的设计中，偏心转子构造的内腔尺寸特别紧凑，导致轴承的设置受到极大的局限，要么采用油润滑，要么采用很少的轴承，效果有限。而在本实施例中，将偏心轴运动腔与活塞运动腔分开，偏心轴运动腔的轴向长度远远大于活塞运动腔的轴向长度，而轴承可以在偏心轴运动腔的轴向依次设置，从而设置数量和灵活度均有了很大的改进。 [0106] 此外，受传统偏心转子式泵内腔空间小的制约，平衡配重块的设置非常不便，甚至只得将平衡配重块设置于缸体的外部，这给操作和维护造成了极大的不便。 [0107] 而在本实施例中，将偏心轴运动腔与活塞运动腔分开，偏心轴310的轴向长度小于偏心轴运动腔的轴向长度，在偏心轴310与圆筒形腔内侧之间的空间则用来设置平衡配重块340。 [0108] 通过在偏心轴运动腔内，偏心轴310的两侧加载平衡配重块340，减轻了由于转子式压缩机由于偏心转动而引起的动量不平衡的问题，更加符合精密工学原理。经过转子动量平衡设计的偏心转子式泵，运行起来振动小，噪音低。 [0109] 如图4A和图4B所示，活塞运动腔的内圆筒面与活塞部的外圆柱面之间形成轴向延伸的月牙形密封腔室。 [0110] 隔离机构400将该月牙形密封腔室分隔为第一腔室和第二腔室。对于偏心转子式泵来讲，该第一腔室为入口腔420，其通过吸入通孔421与流体进口相连通；该第二腔室为出口腔430，其通过排出通孔431与流体出口相连通。 [0111] 本实施例中，缸体本体111上对应气缸头140内侧的位置形成有一轴向延伸的、朝向圆筒形内腔敞开的容放凹槽。隔离机构400包括：旋阀体410和旋阀体复位机构。该旋阀体410配装在该容放凹槽内并由其可转动的支撑，并可在预定的角度范围内摆动。旋阀体复位机构，用于将旋阀体的末端始终压设于滚动活塞轮的外圆柱面，以将月牙形密封腔室分隔为相互独立的入口腔420和出口腔430。 [0112] 本实施例中，旋阀体410为片状结构，即旋阀片。图6为图3所示偏心转子式泵的隔离机构中旋阀片的示意图。如图4B和图6所示，为了减小旋阀片410与滚动活塞轮的活塞部332之间的摩擦，该旋阀片410与活塞部332的外圆柱面接触的一侧的曲率半径R被设置为与活塞活动腔的内圆柱面的曲率半径相同。 [0113] 当偏心转子组件的转动至上部位置时，旋阀片410被压入该容放凹槽内，呈压入状态。当偏心转子组件转动至下部位置时，旋阀片摆动至其最大位置，呈伸出状态。而旋阀片的末端始终压设于滚动活塞轮的外圆柱面，从而将第一腔室和第二腔室隔离。其中，当旋阀片410从容放凹槽内摆出时，其正面朝向的腔室为第一腔室，即入口腔420，其通过吸入通孔421与流体进口相连通；旋阀体背面朝向的腔室为第二腔室，即出口腔430，其通过排出通孔431与流体出口相连通。 [0114] 需要说明的是，除了本实施例中的旋阀片结构之外，本发明偏心转子式泵还可以其他类型的隔离体，例如采用半圆形结构的旋阀体(专利申请号：200780027498.9)、闸阀(专利申请号：201110322746.0)、双向旋阀片(201410415170.6)等。此外，关于旋阀体复位机构，在这些专利申请中也均有详细的说明，此处不再详细描述。 [0115] 通过上述说明，已经完整介绍了本实施例偏心转子式泵各部分的构造。以下将介绍本实施例偏心转子式泵的工作过程：主轴将圆筒形内腔外的扭矩传递至内腔内；在主轴的带动下，以偏心轴为媒介，滚动活塞轮沿圆筒形内腔向前滚动，将由流体进口进入的流体泵入月牙形密封工作空间，进而通过流体出口将流体排出。 [0116] 至此，本实施例偏心转子式泵介绍完毕。 [0117] 三、压缩机 [0118] 在本发明的另一个实施例中，还提供了一种压缩机。该压缩机的构造与上述泵的构造类似，区别仅在于出入口设计及相应流体的方向的不同。在该压缩机中，转动装置的第二腔室，即吸入腔，通过第二组通孔与低压压缩介质输入口相连通；第一腔室，即压缩腔，通过第一组通孔与压缩后高压压缩介质排出口相连通。 [0119] 其中，主轴将圆筒形内腔外的扭矩传递至圆筒形内腔内，通过偏心转子组件以对压缩介质进行压缩。需要注意的是，在排出通孔和高压压缩介质排出口之间，具有开闭阀。只有当排出通孔的气压达到一预设压力阈值时，该开闭阀才可以打开，从而将压缩后的压缩介质输出至高压压缩介质排出口。在排出通孔的气压未达到该预设压力阈值时，该开闭阀是始终是关闭的。 [0120] 至此，本实施例压缩机介绍完毕。 [0121] 四、流体马达 [0122] 在本发明的另一个实施例中，还提供了一种流体马达。该流体马达的构造与上述泵的构造类似，区别仅在于出入口设计及相应流体的方向的不同。在该流体马达中，转动装置的第二腔室，即做功腔，通过第二组通孔与高压流体进口相连通；第一腔室，即排出腔，通过第一组通孔与低压流体出口相连通。 [0123] 其中，高压流体源源不断流入，高压流体推动偏心转子转动，通过主轴将产生的扭矩传递至圆筒形内腔外。该高压流体可为液体或者气体。 [0124] 至此，本实施例流体马达介绍完毕。 [0125] 五、发动机 [0126] 在本发明的另一个实施例中，还提供了一种发动机。该发动机的构造与上述泵的构造类似，区别仅在于出入口设计及相应流体的方向的不同。在该发动机中，转动装置的第二腔室，通过第二组通孔与燃烧室相连通；第一腔室，通过第一组通孔与废气排出口相连通。 [0127] 其中，由燃烧室进入的高压气体推动偏心转子组件沿圆筒形内腔滚动，偏心转子组件带动主轴转动，通过主轴将产生的扭矩传递至圆筒形内腔外。 [0128] 至此，本实施例发动机介绍完毕。 [0129] 至此，已经结合附图对本发明五个实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明应用高压场景的转动装置及应用其的流体机械，如泵、压缩机、流体马达和发动机有了清楚的认识。 [0130] 此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如： [0131] (1)图中使用的双列圆柱滚子轴承，还可以做成特制重载专用的多列圆柱滚子轴承形式； [0133] (2)由于偏心量较小，本实施例中主轴和偏心轴一体化制备，且轴承的外套圈与滚动活塞轮的套筒部一体化制备，如图7所示； [0134] 此外，在本发明的其他实施例中，偏心轴还可以与轴承的内套圈一体化制备。经过一体化制备，可以进一步加大轴承空间，增大承载力，延长轴承使用寿命。 [0135] (3)上述实施例中，为了描述方便，将主轴和偏心轴分开描述，但事实上，主轴和偏心轴可以分别加工并装配，也可以一体化加工，并且，优选为将主轴和偏心轴一体化加工。 [0136] 综上所述，本发明将偏心轴运动腔与活塞运动腔分开，从而极大的拓宽了偏心轴与行星活塞轮之间的轴承的设置灵活度，从而可以设置多个滚动轴承甚至静压轴承，从而减轻了轴承所承受的压力，进而拓展了整个机构的使用寿命，非常适应于油田等高压场景的需求。同时，该结构同样适用于压缩机、流体马达和发动机等多个领域，具有极高的推广应用价值。 [0137] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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