技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种旋转阀门式多转子容积泵的。可应用于泵的各个应用领域，如
流体泵，
风机，
压缩机，
涡轮增压器、
燃气轮机、
内燃机、
水力发动机、流量计、
蒸汽透平泵、
推进器、液力
耦合器、
液力变矩器等应用领域。
背景技术
[0002] 现有的容积泵工作时，尤其作为压缩机透平机应用时，不可避免的存在
余隙容积，同时现有的容积泵转子直径较大及转速较高时，转子的线速度较高，密封难度大，
密封件寿命短，工作效率提升难度大。
[0003] 本实用新型主要解决的技术问题是提供一种余隙容积小且可大幅度降低密封难度，提高密封使用寿命同时具有高的工作效率的旋转阀门式多转子容积泵。该多转子容积泵具有旋转阀门，多转子容积泵工作时，密封件仅需使转子和旋转阀门相对运动之间的间隙进行密封，不仅降低了密封难度同时作为压缩机或透平机应用时具有极小的余隙容积。本实用新型容积泵具有
密封性好，
转子叶片圆周平均分布，结构稳定，传动效率高，功率
密度大，
排量大等特点。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：一种旋转阀门式多转子容积泵，包括多转子容积泵，旋转流体通道，传动机构，所述的旋转流体通道设置有一个或多个通道口，旋转流体通道由传动机构控制其旋转速度，所述的多转子容积泵包括有第一转子，第二转子，偏
心轴，
连杆，所述的偏心轴设置在
机架上，第一转子可转动的设置在机架上，连杆的一端可转动的设置在第一转子上，连杆的另一端可转动的设置在第二转子上，第二转子与偏心轴同心设置且可转动的设置在偏心轴上，偏心轴与第一转子不同心；所述的第二转子的数量大于等于2个，在第二转子上设置转子叶片，转子叶片的数量大于等于1。
[0005] 作为对本实用新型的改进，在第二转子上还设置有第二数量最少
齿轮传动装置，其中第一转子通过连杆驱动第二转子
齿轮传动装置转动，第二转子齿轮传动装置驱动第二转子及转子叶片转动。
[0006] 作为对本实用新型的改进，当多转子容积泵中相邻的两个转子叶片之间的
工作空间处于最小体积状态时，旋转流体通道中的一个通道口处于与其中一个转子叶片重合的
位置，当所述的相邻转子叶片之间的工作空间由最小体积旋转至最大体积时，该通道口的位置旋转至与另一转子叶片的重合的位置；或者当多转子容积泵中相邻的两个转子叶片之间的工作空间处于最大体积状态时，旋转流体通道中的一个通道口处于其中一个转子叶片重合的位置，当所述的相邻转子叶片之间的工作空间由最大体积旋转至最小体积时，该通道口的位置旋转至另一转子叶片的重合的位置；或者是当多转子容积泵中相邻的两个转子叶片之间的工作空间处于最大体积状态时，该工作空间与旋转流体通道中的一个通道口存在一相对位置关系，当与该工作空间相邻的另一工作空间的体积也达到最大时，该通道口转动一定
角度后的位置与另一工作空间处于同一相对位置关系；或者是当多转子容积泵中相邻的两个转子叶片之间的工作空间处于最小体积状态时，该工作空间与旋转流体通道中的一个通道口存在一相对位置关系，当与该工作空间相邻的另一工作空间的体积也达到最小时，该通道口旋转一定的角度后的位置与另一工作空间处于同一相对位置关系。
[0007] 作为对本实用新型的改进，偏心轴也可是偏心套，偏心
轴承套。
[0008] 作为对本实用新型的改进，转子叶片固定设置在第二转子上。
[0009] 作为对本实用新型的改进，传动机构可由机械传动机构构成。
[0010] 作为对本实用新型的改进，传动机构可由电控传动机构构成。
[0011] 作为对本实用新型的改进，电控传动机构由
电子控制器及
电机执行器构成。
[0012] 作为对本实用新型的改进，机械传动机构由定
传动比齿轮机构组成。
[0013] 作为对本实用新型的改进，机械传动机构由可变传动比的
非圆齿轮机构组成。
[0014] 作为对本实用新型的改进，机械传动机构同时设置在多转子容积泵的第一转子上，旋转流体通道的位置及转速由机械传动机构与多转子容积泵的第一转子共同决定。
[0015] 作为对本实用新型的改进，在所述的通道口上设置有位置调节机构，位置调节机构可改变通道口的开度。
[0016] 作为对本实用新型的改进，当相邻转子叶片之间工作空间处于压缩状态时，多转子容积泵旋转体轴向方向上一侧的旋转流体通道与该工作空间重合而另一侧的旋转流体通道与该工作空间不重合；或者当相邻转子叶片之间工作空间逐渐减小时，多转子容积泵旋转体轴向方向上一侧的旋转流体通道与该工作空间重合而另一侧的旋转流体通道与该工作空间不重合。
[0017] 作为对本实用新型的改进，设置一定的通道口的形状尺寸可作为二冲程发动机使用。
[0018] 作为对本实用新型的改进，当相邻转子叶片之间工作空间同时处于增加状态时的工作空间数量为2的倍数时，处于流体入口端一侧或流体出口端一侧的通道口的数量为所述的工作空间数量的一半，尤其可作为4冲程发动机使用。
[0019] 作为对本实用新型的改进，在转子叶片上设置有阀门装置，阀门装置开启时与之对应的相邻转子叶片之间的工作空间流体的吸入和排出都可通过该阀门通道进行。
[0020] 作为对本实用新型的改进，在旋转流体通道上设置有
燃烧室，燃烧室的两侧设置有压缩通道及膨胀通道，当发动机中的工作空间处于压缩阶段且压缩至预定压缩比值时燃烧室的压缩通道与该工作空间连通直至该工作空间值到最小值，当发动机中的工作空间处于膨胀阶段时燃烧室的膨胀通道与该工作空间连通直至该工作空间值到预定膨胀比值。
[0021] 作为对本实用新型的改进，在燃烧室上设置有开度调节装置，开度调节装置可改变燃烧室膨胀通道及压缩通道的形状及大小从而可调节发动机的压缩比及膨胀比。
[0022] 作为对本实用新型的改进，在燃烧室设置有电子点火及助燃装置，电子点火及助燃装置在燃烧室开始续燃烧时提供点火条件并在燃烧室持续燃烧时提供高温发热体使燃烧更充分。
[0023] 作为对本实用新型的改进，在所述的通道口上设置有
单向阀门。
[0024] 采用以上技术方案的有益效果是：通过设置与相邻转子叶片之间工作空间的对应作用的旋转阀门，使旋转阀门控制相邻转子叶片之间工作空间流体的吸入和排出，当在轴向方向上一侧为流体入口而另一侧为流体出口时可获得极小且可控的余隙容积，从而可作为高效的单级或多级容积
增压泵、压缩机、透平机等。由于密封机构仅需密封旋转阀门与转子叶片之间及第二转子相对活动件之间的间隙，旋转阀门与转子叶片及第二转子相对活动件之间的相对运动速度仅为转子叶片外径线速度的数分之一极大的降低了密封难度，提高了密封效果及密封件寿命。当通过位置调节装置调整旋转阀门控制相邻转子叶片之间的开启和关闭条件可作为压缩机，膨胀做功机，两冲程发动机等应用且还可调节多转子容积泵的实际
工作流体排量，当相邻转子叶片之间工作空间同时处于压缩状态时的工作空间数量为2的倍数时，处于流体入口或流体出口处的旋转流体通道上的通道口的数量为所述的工作空间数量的一半，此时可作为4冲程发动机使用，其中转子叶片之间的各个工作空间分别对应
四冲程发动机的4个状态：进气、压缩、点火膨胀、排气。在旋转流体通道上设置有燃烧室，燃烧室的两侧设置有压缩通道及膨胀通道时可获得接近等容燃烧及持续燃烧效果的内燃机。
附图说明
[0025] 图1是本实用新型爆炸分解立体结构示意图。
[0026] 图2是图1所示
实施例组合后的平面透视结构示意图。
[0027] 图3是图1中的旋转流体通道进口端及出口端结构示意图。
[0028] 图4是图1中转子旋转流体通道设置有位置调节机构的结构示意图。
[0029] 图5是图1中传动机构的一种结构示意图。
[0030] 图6是本实用新型作为单级泵的另一种结构示意图。
[0031] 图7至图10是本实用新型用于四冲程发动机时运动状态示意图。
[0032] 图11至13是本实用新型另一种四冲程发动机结构示意图。
[0033] 图14至图15是设置有第二转子齿轮传动机构的结构示意图。
[0034] 图16至图17是燃气轮机或
涡轮增压器的一种结构示意图。
[0035] 图中标记是：
[0036] 1-第一转子，2-第二转子，3-偏心套，4-连杆，
[0037] 22-转子叶片，23-转子内环，
[0038] 5-旋转流体通道，51-通道口，52-位置调节机构，53-进气通道口，
[0039] 54-压缩通道口，55-膨胀通道口，56-排气通道口，
[0040] 6-传动机构，61-齿轮，
[0041] 71-第一工作空间，72-第二工作空间，73-第三工作空间，74-第四工作空间，[0042] 8-压缩通道，9-膨胀通道，10-燃烧室。
具体实施方式
[0043] 下面结合附图详细说明本实用新型的偏心多转子容积泵的优选实施方式。
[0044] 请参见图1至图5，图1至图5揭示的是一种旋转阀门式偏心多转子容积泵，包括旋转流体通道5，传动机构6，本实施例中旋转流体通道5由8个通道口51构成，上下端部分别圆周平均设置有4个通道口51，旋转流体通道5由传动机构6控制其旋转速度，传动机构6由齿轮61形成的齿轮组传动机构构成，传动机构6同时与第一转子1及旋转流体通道5作用，本实施例中在传动机构6的作用下，旋转流体通道5与第一转子之间的转速比为3比4；所述的多转子容积泵包括有第一转子1，第二转子2，偏心轴3(本实施例图例中为偏心套/偏心轴套)，连杆4，所述的偏心轴3设置在机架上，第一转子1可转动的设置在机架上，连杆4的一端可转动的设置在第一转子1上，连杆4的另一端可转动的设置在第二转子2上，第二转子2与偏心轴3同心设置且可转动的设置在偏心轴3上，偏心轴3与第一转子1不同心；本实施例中第二转子2的数量为2个，在第二转子2上固定设置有转子叶片22，转子叶片22的转子叶片数量4个，且圆周平均分布，两个第二转子2的转子叶片交错排列。旋转流体通道5可构成第二转子的转子外环、转子上端盖及转子下端盖。相邻的两个转子叶片之间的空间在旋转流体通道5及转子内环23内构成8个独立的工作空间，当通道口51与工作空间贯通时对应工作空间的吸入或排出，而当通道口51与工作空间不连通隔离且工作空间处于容积增加或容积减小状态时对应工作空间的密闭膨胀或密闭压缩。当多转子容积泵中相邻的两个转子叶片之间的工作空间处于最小体积状态时，旋转流体通道5中的一个通道口51处于与其中一个转子叶片重合的位置，当所述的相邻转子叶片之间的工作空间由最小体积旋转至最大体积时，该通道口51的位置旋转至与另一转子叶片的重合的位置；或者是当多转子容积泵中相邻的两个转子叶片之间的工作空间处于最大体积状态时，旋转流体通道中的一个通道口处于其中一个转子叶片重合的位置，当所述的相邻转子叶片之间的工作空间由最大体积旋转至最小体积时，该通道口的位置旋转至另一转子叶片的重合的位置。
[0045] 优选的，本实用新型中传动机构可由机械传动机构构成。
[0046] 优选的，本实用新型中传动机构可由电控传动机构构成。
[0047] 优选的，本实用新型中电控传动机构由电子控制器及电机执行器构成。
[0048] 优选的，本实用新型中机械传动机构由定传动比齿轮机构组成。
[0049] 优选的，本实用新型中机械传动机构由可变传动比的非圆齿轮机构组成。
[0050] 优选的，本实用新型中机械传动机构同时设置在多转子容积泵的第一转子上，旋转流体通道5的位置及转速由机械传动机构与多转子容积泵的第一转子共同决定。
[0051] 优选的，本实用新型中在所述的通道口51上设置有位置调节机构52，位置调节机构可改变通道口51的开度。当工作空间处于排出状态时，位置调节机构52使位于吸入端的通道口与该工作空间连通，也可以是当工作空间处于吸入状态时，位置调节机构52使位于排出端的通道口与该工作空间连通。这样可调节实际工作流体工质的流量，可获得不同的设备运行功率，可应用于内燃机，燃气轮机，液力
变速器等领域。
[0052] 优选的，在所述的通道口51上设置有单向阀门。
[0053] 优选的，本实用新型中当相邻转子叶片之间工作空间逐渐增加状态时，多转子容积泵旋转体轴向方向上一侧的旋转流体通道5与该工作空间重合而另一侧的旋转流体通道5与该工作空间不重合。请参见图3，旋转流体通道5轴向方向上的一侧为流体入口而另一侧为流体出口。
[0054] 本实用新型中的旋转流体通道的通道口面积可大于等于或小于转子叶片上转子叶片的重合面积。
[0055] 请参见图6，图6是本实用新型作为单级泵的另一种结构示意图。本实施例中第一转子1(未画出)设置在第二转子2的外侧。
[0056] 请参见图7至图10，图7至图10是本实用新型用于四冲程发动机时运动状态示意图，本实施例中转动件按顺
时针方向旋转，相邻转子叶片之间工作空间同时处于压缩状态时的工作空间数量为4，处于流体进口端一侧或流体出口端一侧的通道口51的数量为2个，为本实用新型作为4冲程发动机的一种应用。
[0057] 请参见图7，图7中第二转子2的数量为2个，每个第二转子2上固定设置有转子叶片22，转子叶片的数量为4个，共有4个通道口51分别设置在旋转流体通道5的上下端部，其中下端部设置有2个通道口51，上端部设置有2个通道口51，上端部及下端部的通道口51都绕轴心对称分布，工作空间71、工作空间72、工作空间73、工作空间74的数量都为2个且都绕轴心对称分布，设置下端部(朝内)为流体入口端，设置上端部(朝外)为流体出口端。此时工作空间71两侧的转子叶片上下端部分别与流体入口端的通道口及流体出口端的通道口重合；
工作空间72一侧的转子叶片上端部与流体出口端的通道口重合；工作空间73两侧的转子叶片上下端部与通道口隔离；工作空间74一侧的转子叶片下端部与流体入口端的通道口重合。在本实施例的发动机工作时，此时工作空间71处于排气结束阶段即将进入吸气阶段；工作空间72处于膨胀做功结束阶段即将进入排气阶段；工作空间73处于压缩结束阶段由
火花塞点火或压燃点火即将进入膨胀做功阶段；工作空间74处于吸气结束阶段即将进入压缩阶段。
[0058] 请参见图8，图8是第一转子1旋转了180度时各构件的位置状态示意图。此时工作空间71一侧的转子叶片下端部与流体入口端的通道口重合；工作空间72两侧的转子叶片上下端部分别与流体入口端的通道口及流体出口端的通道口重合；工作空间73一侧的转子叶片上端部与流体出口端的通道口重合；工作空间74两侧的转子叶片上下端部与通道口隔离。此时工作空间71处于吸气结束阶段即将进入压缩阶段；工作空间72处于排气结束阶段即将进入吸气阶段；工作空间73处于膨胀做功结束阶段即将进入排气阶段；工作空间74处于压缩结束阶段由火花塞点火或压燃点火即将进入膨胀做功阶段。
[0059] 请参见图9，图9是第一转子1继续旋转了180度时各构件的位置状态示意图。此时工作空间71两侧的转子叶片上下端部与通道口隔离；工作空间72一侧的转子叶片下端部与流体入口端的通道口重合；工作空间73两侧的转子叶片上下端部分别与流体入口端的通道口及流体出口端的通道口重合；工作空间74一侧的转子叶片上端部与流体出口端的通道口重合。此时工作空间71处于压缩结束阶段由火花塞点火或压燃点火即将进入膨胀做功阶段；工作空间72处于吸气结束阶段即将进入压缩阶段；工作空间73处于排气结束阶段即将进入吸气阶段；工作空间74处于膨胀做功结束阶段即将进入排气阶段。
[0060] 请参见图10，图10是第一转子1继续旋转了180度时各构件的位置状态示意图。此时工作空间71一侧的转子叶片上端部与流体出口端的通道口重合；工作空间72两侧的转子叶片上下端部与通道口隔离；工作空间73一侧的转子叶片下端部与流体入口端的通道口重合；工作空间74两侧的转子叶片上下端部分别与流体入口端的通道口及流体出口端的通道口重合。此时工作空间71处于膨胀做功结束阶段即将进入排气阶段；工作空间72处于压缩结束阶段由火花塞点火或压燃点火即将进入膨胀做功阶段；工作空间73处于吸气结束阶段即将进入压缩阶段；工作空间74处于排气结束阶段即将进入吸气阶段。
[0061] 随着第一转子1继续旋转180度，各运动件的位置关系重新回到图7时的状态，第一转子1及第二转子2旋转了2圈而旋转流体通道5旋转了1.5圈，每一个工作空间都完成了吸气-压缩-膨胀-排气四个过程并由此进入循环工作状态。
[0062] 在本实施例中工作空间的密封以面密封为主，当工作空间的密封为线密封时同样在本实用新型范畴内。采用线密封时，工作空间处于进气阶段时该工作空间与流体入口端的通道口连通而与流体出口端的通道口隔离，而处于压缩，燃烧，膨胀阶段时都处于密闭状态，处于排气阶段时该工作空间与流体入口端的通道口隔离而与流体出口端的通道口连通。
[0063] 请参见图11至图13，图10至图13是本实用新型用于四冲程发动机时在旋转流体通道5上设置有燃烧室10，且在燃烧室10上设置有压缩通道8及膨胀通道9的一种内燃机结构，压缩通道8和膨胀通道9之间设置有隔断，可获得燃烧室10接近等容燃烧及持续燃烧的效果。本实施例中各转动部件朝顺时针方向旋转。
[0064] 请参见图11，图11是第一工作空间71处于密闭压缩状态，且逐渐接近压缩通道8，第二工作空间72处于密闭膨胀状态，且逐渐远离膨胀通道9。由于转子叶片的作用，第一工作空间71及第二工作空间72与压缩通道8和膨胀通道9被隔离。
[0065] 请参见图12，第一工作空间71压缩阶段结束，体积由最小值开始增加；第二工作空间72膨胀状态结束，体积由最大值开始减小。由图11状态转为图12状态过程中，第一工作空间71由与压缩通道8隔离转为连通，第一工作空间71内气体由压缩通道8被压缩排入至燃烧室10；第二工作空间72由与流体出口端通道口51隔离转为连通状态。
[0066] 请参见图13，第一工作空间71处于密闭膨胀状态；第二工作空间72排气状态。由图12状态转为图13状态过程中，第一工作空间71由与膨胀通道9连通转为隔离，燃烧室10内气体在经过燃烧加热后由膨胀通道9压入至第一工作空间71内，当第一工作空间71的体积达到预定值时使膨胀通道9与第一工作空间71隔离(通过设置一定的膨胀通道9的开度实现)从而使第一工作空间71内的气体进入密闭膨胀状态；第二工作空间72仍处于排气阶段。至此，第一工作空间71完成了以下工程：密闭压缩、排气至燃烧室、气体燃烧加热、吸入燃烧室内高温高压气体、密闭膨胀。
[0067] 当设置一定的燃烧室体积与控制
燃料供给参数时可获得接近等容燃烧及持续燃烧效果。
[0068] 优选的，在燃烧室10上设置有开度调节装置，开度调节装置可改变膨胀通道9及压缩通道8的形状及大小从而可调节发动机的压缩比及膨胀比。
[0069] 优选的，在燃烧室10设置有电子点火及助燃装置，电子点火及助燃装置在燃烧室10开始续燃烧时提供点火条件并在燃烧室10持续燃烧时提供高温发热体使燃烧更充分。
[0070] 在本实施例中，燃烧室10作为热交换室使用时，在旋转流体通道旋转体上设置有热交换
散热片，使处于燃烧室内的气体加热或降温，可作为
空调装置或
外燃机使用。
[0071] 在本实用新型中，当多转子容积泵中相邻的两个转子叶片之间的工作空间处于最大体积状态时，该工作空间与旋转流体通道中的一个通道口存在一相对位置关系，当与该工作空间相邻的另一工作空间的体积也达到最大时，该通道口转动一定角度后的位置与另一工作空间处于同一相对位置关系；或者是当多转子容积泵中相邻的两个转子叶片之间的工作空间处于最小体积状态时，该工作空间与旋转流体通道中的一个通道口存在一相对位置关系，当与该工作空间相邻的另一工作空间的体积也达到最小时，该通道口转动一定角度后的位置与另一工作空间处于同一相对位置关系这两种情况时也属于本实用新型范畴，不再单独举例说明。
[0072] 请参见图14和图15，本实施例是在第二转子上设置有第二转子齿轮传动机构的结构示意图。当第一转子转动为主动转动时，第一转子通过连杆驱动第二转子齿轮传动装置转动，第二转子齿轮传动装置驱动第二转子及转子叶片转动；当第一转子转动为被动转动时，第二转子及转子叶片驱动第二转子齿轮传动装置转动，第二转子齿轮传动装置驱动连杆转动，连杆驱动第一转子转动。通过对转子叶片数量、连杆参数、偏心距、齿轮组等参数的不同组合设置，这种方案能较大的降低旋转阀门及第二转子的最大转动线速度同时获得较大的容积排量。
[0073] 请参见图16和图17，本实施在旋转流体通道上设置有4种不同的气体通道口，可作为燃气轮机，
涡轮增压器或空调装置使用。其中，进气通道口53将新鲜空气吸入工作空间；被吸入工作空间内的新鲜空间在压缩后通过压缩通道口54压入热交换室或燃烧室(设置在机架上，未画出)，气体在热交换室或燃烧室内经过加热后气体
温度压力升高并通过膨胀通道口55重新进入工作空间并膨胀对外做功，气体膨胀做功阶段结束后通过排气通道口56排出。本实施例作为燃气轮机使用时，热交换室或燃烧室内的燃料可以是气体、液体或固体。
气体经
过热交换室可以使气体温度升高或降低，此时本实施例作为外燃机或空调装置使用，作为空调装置时可无需制冷剂。
[0074] 当本实用新型用于多级泵如多级压缩机、多级透平机、燃气轮机等多级结构时，位于相邻两级转子叶片之间的旋转流体通道的流道口对应上下级转子叶片之间的工作空间分别作为流体入口通道及流体出口通道，轴向方向上的每级工作空间体积逐级增加或减小。现有内燃机
曲轴结构也是第一转子的其中一种结构形式。本实用新型中具有相同运动状态的构件可固定连接一起。在旋转流体通道51的环形内外壁上同样可设置有通道口51，燃烧室10同样也可设置在旋转流体通道的两个端盖上。
