专利摘要

专利摘要

一种新型摆动式气动马达，是根据气动马达工作原理，应用摆动活塞来实现气动力转变为机械能，达到输出旋转机械能目的的一种新型结构气动马达。这种气动马达利用压缩空气进入配气阀芯，同时借助配气阀芯的转动，将压缩空气依次送入由缸体与中心摆形成的工作容腔中，该压缩空气将在工作容腔中膨胀，从而推动中心摆摆动，中心摆推力通过连杆对曲轴形成旋转力矩，使曲轴旋转，实现旋转运动输出。配气阀与曲轴旋转相匹配，实现配气正时，将压缩空气按照工作时序，依次送入各工作容腔。该气动马达具有结构紧凑、体积小、重量轻和效率高等优点。特别适合于采矿行业、石化机械、船舶机械等需要防火、防爆的工作环境。

权利要求

1.一种新型摆动式气动马达，其包括缸体(5）、中心摆(14)、多孔块连杆(20)、连杆(19)、摇杆(18)、曲轴(12)，缸盖(13)；缸体(5)上设置有中心摆空腔(15)，在空腔的端面上设置有进气孔(16)和排气孔(17)；进气孔(16)、排气孔(17)与配气阀的气道相连接，实现马达的正时配气；中心摆(14)通过中心摆轴(6)安装在缸体(5)上；摇杆(18)、多孔块连杆(20)、连杆(19)、曲轴(12)组成了一个曲轴连杆机构，将中心摆(14)的摆动运动转变成曲轴(12)的旋转运动。

2.根据权利要求1所述缸体(5)上分布有中心摆空腔(15)和曲轴孔；缸体(5)是扁平状的圆柱体结构，以圆柱体旋转中心为圆心加工有曲轴孔，以曲轴孔为中心，在缸体(5)上加工了均匀布置的中心摆空腔(15)，中心摆空腔(15)数目可以设置为三个、四个、五个、六个，中心摆空腔(15)是一个扇形的对称空腔，中心摆空腔(15)内的圆周方向对称设置空腔壁，将空腔分为两部分，两部分是对称分布的扇形空腔，中心摆空腔(15)在靠近配气阀方向的端面是密闭的，另一端是贯通的；在中心摆(14)上、下两部分空腔的密闭端面上靠近空腔壁位置分别开有进气孔和排气孔，上、下空腔进气孔呈180°对称排布，上、下空腔排气孔呈180°对称排布，在密闭端面的圆中心有安装中心摆轴的孔。

3.根据权利要求1所述中心摆(14)是能量转换的运动件，中心摆(14)与中心摆轴(6)通过键连接，中心摆轴(6)与摇杆通过键连接；中心摆轴(6)通过滚动轴承(4)安装在缸体(5)上，中心摆轴(6)的一端与轴承(4)过盈配合，安装在缸体(5)的中心摆空腔孔，另一端安装在中心摆空腔密封盖上；中心摆将中心摆空腔的上、下空腔分割成4个容积空腔，中心摆在空腔内做摆动运动，中心摆往返摆动一次为一个周期。

4.根据权利要求1所述曲轴连杆机构，是将中心摆(14)的摆动运动转换为曲轴(12)的旋转运动，与上述中心摆轴(6)相连接的摇杆长度，曲轴(12)的偏心距，连杆(19)长度，以及曲轴(12)中心与中心摆轴(6)中心距离应满足条件：最短长度加最长长度小于等于其余两长度之和，且曲轴(12)偏心距应为最短长度；其中的连杆有两种结构的连杆，以满足运动的基本条件；曲轴(12)的曲拐与多孔块连杆(20)的多孔块中心孔间隙配合安装，形成回转副。

5.根据权利要求1所述多孔块连杆(20)，是在多孔块连杆(20)的一端是加工有孔，用于和摆杆的连接，在多孔块连杆(20)的另一端是一个多孔块结构，在该多孔块几何中心加工孔，与曲轴(12)连接形成回转副，以多孔块的几何中心为中心均匀加工孔，该孔用销与连杆(19)连接，形成转动副。

6.根据权利要求1所述的缸盖(13)上设置有排气孔，防止马达漏气或者由于曲轴(12)高速旋转而对气流扰动产生气体背压，影响气动马达的工作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及气动马达技术领域，属于机械工程领域，特别是涉及一种节能、高效的新型摆动式气动马达结构。

背景技术

压缩空气是现代工业四大动力源之一，作为动力介质，用于驱动、自动控制。随着现代工业自动化的飞速发展，气动技术作为其重要手段，越来越广泛应用于机械、化工、电子、电气、汽车、纺织、食品、轻工、包装、印刷等各个制造业；尤其在各种自动化生产设备和生产线中得到广泛应用，也极大地提高了制造业的生产效率和产业质量。

气动马达是一种作连续旋转运动的气动执行元件，是把压缩空气的压力能转换成旋转机械能的装置。它的作用相当于电动机或液压马达,即输出转矩以驱动机构作旋转运动。常用的气动马达是容积式气动马达，它利用工作腔的容积变化做功，分叶片式、活塞式和齿轮式等型式。目前市场上比较常用的是活塞式和叶片式的气动马达。气动马达具有结构简单、无级调速、工作安全、有过载保护功能、高伺服性和操纵维护简单等优点。气动马达在采矿行业、造纸行业、石化机械、船舶机械等各个领域得到广泛的应用。

活塞式气动马达主要由马达缸体、连杆、曲轴、活塞、气缸、配气阀等组成。压缩空气进入配气阀芯使其转动，同时借配气阀芯转动，将压缩空气依次分别送入周围各气缸中，由于气缸内压缩空气的膨胀，从而推动活塞连杆和曲轴转动，当活塞被推至“下止点”时，配气阀芯同时也转至第一排气位置。经膨胀后的气体即自行从气缸经过阀的排气孔道直接排出。同时活塞缸内的剩余气体全部自配气阀芯的排气孔道排出，经过这样往复循环作用，就能使曲轴不断旋转。马达做功主要来自于气体膨胀功。

叶片式气动马达主要由供气口、排气口、定子腔、转子、叶片等组成。叶片安装在一个偏心轴径向沟槽中，当压缩空气从供气口输入，小部分经过定子两端的密封盖的槽进入叶片底部，将叶片推出，使叶片贴紧在定子壁上，大部分压缩空气进入相应的密封空间而作用在两个叶片上。由于两叶片伸出的长度不等，因此产生了转矩差，使叶片和转子按一定方向旋转运动。做功后的气体由定子上的排气孔排出。

叶片式气动马达与活塞式气动马达的特点相比较而言，叶片式气动马达转速高扭矩略小，活塞式气动马达转速略低扭矩大。目前气动马达普遍存在着速度稳定性差、输出功率小；效率低，耗气量大；噪声大，容易产生振动等问题。

发明内容

本发明专利的主要目的在于现有技术条件下，提出一种新运行结构气动马达。具有结构紧凑、体积小、重量轻和效率高等优点。特别适合于采矿行业、石化机械、船舶机械等需要防火、防爆的工作环境。

本发明相对于现有气动马达是一种新运行结构气动马达。

本发明根据气动马达工作原理，应用摆动活塞来实现气动力转变为机械能，达到输出旋转机械能目的的一种新型结构气动马达。这种气动马达利用压缩空气进入配气阀芯，同时借助配气阀芯的转动，将压缩空气依次送入由缸体与中心摆形成的工作容腔中，该压缩空气将在工作容腔中膨胀，从而推动中心摆摆动，中心摆推力通过连杆对曲轴形成旋转力矩，使曲轴旋转，实现旋转运动输出。配气阀与曲轴旋转相匹配，实现配气正时，将压缩空气按照工作时序，依次送入各工作容腔，当曲轴转动360°时，各工作容腔完成一次做功，对外输出扭矩是各工作容腔输出扭矩的叠加。通过集成在气动马达配气阀上的启停装置,控制摆动式气动马达的启停和连续工作。

该新型摆动式气动马达主要由缸体、缸盖、中心摆、曲轴连杆机构、配气阀组成。

所述缸体上分布有中心摆空腔和曲轴孔，其特征在于，所述缸体是扁平状的圆柱体结构，以圆柱体旋转中心为圆心加工有曲轴孔，曲轴通过轴承安装在曲轴孔内与缸体相连接，缸体相对静止，曲轴做旋转运动。以曲轴孔为中心，在缸体上加工了均匀布置的中心摆空腔，中心摆空腔数目可以设置为三个、四个、五个、六个。中心摆空腔是一个扇形的对称空腔，中心摆空腔内的圆周方向对称设置空腔壁，将空腔分为两部分，两部分是对称分布的扇形空腔。中心摆空腔在靠近配气阀方向的端面是密闭的，另一端是贯通的。在中心摆上、下两部分空腔的密闭端面上靠近空腔壁位置分别开有进气孔和排气孔，上、下空腔进气孔呈180°对称排布，上、下空腔排气孔呈180°对称排布，在密闭端面的圆中心有安装中心摆轴的孔。中心摆空腔的贯通端面安装密封盖，密封盖与缸体通过螺栓连接，并且在端盖和缸体之间有密封圈密封，这样空腔就形成一个密闭空间。压缩空气进入配气阀芯，同时借助配气阀芯的转动，将压缩空气依次送入由缸体与中心摆形成的工作容腔中。压缩空气通过左右进气孔同时进气，左右排气孔同时排气，提高压缩空气的做功效率。

所述中心摆是能量转换的运动件，中心摆与中心摆轴通过键连接，中心摆轴与摇杆通过键连接。中心摆轴通过滚动轴承安装在缸体上。中心摆轴的一端与轴承过盈配合，安装在缸体的中心摆空腔孔；另一端安装在中心摆空腔密封盖上。中心摆将中心摆空腔的上、下空腔分割成4个容积空腔，中心摆在空腔内做摆动运动，中心摆往返摆动一次为一个周期。当压缩空气经过配气阀配气之后由进气孔进入中心摆空腔，该压缩空气将在工作容腔中膨胀做功推动中心摆摆动，中心摆的推力通过中心摆轴传递到摇杆上面。曲轴、连杆与摇杆形成典型的曲轴连杆机构运动，当中心摆在气动力的作用下运动时，中心摆轴随之转动，从而带动曲轴连杆机构的运动，使曲轴做旋转运动。

所述曲轴连杆机构，是将中心摆的摆动运动转换为曲轴的旋转运动。与上述中心摆轴相连接的摇杆长度，曲轴的偏心距，连杆长度，以及曲轴中心与中心摆轴中心距离应满足条件：最短长度加最长长度小于等于其余两长度之和，且曲轴偏心距应为最短长度。曲轴的曲拐与多孔块连杆的多孔块中心孔间隙配合安装，形成回转副。在曲轴上设有平衡块，随曲轴做旋转运动的多孔块会产生旋转惯性力，连杆和摇杆会产生往复惯性力，平衡块可以减小惯性力，降低曲轴振动。

所述连杆的结构有两种结构。一种是在连杆的一端是加工有孔，用于和摆杆的连接，在连杆的另一端是一个多孔块结构，在该连杆的多孔块几何中心加工孔，与曲轴连接形成回转副，以多孔块的几何中心为中心均匀设置有孔。另一种是在连杆的一端加工有孔，用于和摆杆的连接，在连杆的另一端也加工有孔，是用于和多孔块连接，形成转动副。

所述配气部分主要由阀芯和阀体组成，阀体相对于缸体是固定的，阀芯与曲轴相连，随着曲轴的旋转而转动，在阀芯轴向方向上开有几道沟槽，在沟槽中有相位不同的孔。在阀体上的也开有配气孔，当阀芯转动时，压缩空气经过阀芯的配气孔进入阀体的配气孔，最后进入相应的中心摆空腔，给各个中心摆空腔分配相应的压缩空气，为马达提供顺序配气，从而实现曲轴的连续旋转运动。

附图说明

图1为本发明的总体结构图。

图2为本发明的总体结构侧面剖视图。

图3为本发明的总装图缸体位置剖视图。

图4为本发明的总装图缸盖位置剖视图。

图5为本发明的配气阀结构图。

图6为三个中心摆的摆式气动马达三维图。

图7为四个中心摆的摆式气动马达三维图。

图8为五个中心摆的摆式气动马达三维图。

图9为六个中心摆的摆式气动马达三维图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

由图1和图2知，摆动式气动马达主要由缸体5、缸盖13、中心摆14、曲轴连杆机构、配气部分组成。缸体5上主要有中心摆空腔15、进气孔16、排气孔17。配气部分的配气阀芯1以及阀套2配合作用，对马达进行正时配气。阀体3与缸体5用螺钉连接固定；阀套2与阀体3是过盈配合，相对静止；配气阀芯1与曲轴12利用销轴连接，配气阀芯1随着曲轴12的旋转而转动。气道是分配压缩空气进入不同中心摆空腔15的重要结构。当压缩空气进入配气阀芯1之后，配气阀芯1处在不同相位时，阀芯1的气孔连接阀体3不同的气道，使得压缩空气进入相应相位的容积空腔15做功。阀芯1随曲轴12转动进入下一相位，阀芯1将压缩空气分配至下一相位的容积空腔15中做功。当其中一组中心摆14在压缩空气的作用下运动时，这组中心摆14处于压缩空气做功状态，则其他的中心摆14进入排气过程，残留气体通过排气孔进入气道排出。由图2知，中心摆14与中心摆轴6通过键连接，中心摆轴6与摇杆18通过键连接，当中心摆14在压缩空气作用下摆动时，摇杆18随着中心摆14摆动。中心摆14安装在扇形的中心摆空腔15中，将容积空腔15分割成四部分，当对称分布的两部分空腔进气做功时，另外两部分排气。中心摆轴6通过轴承4与缸体5连接，另一侧用螺钉8将密封盖7固定在缸体5上，并且加密封圈，防止漏气。在密封盖7的端面上用端盖9对轴承4进行端面固定，端盖9与密封盖7通过螺钉10连接固定。

由图3和图4知，摇杆18与连杆19以及多孔块连杆20、曲轴12与多孔块连杆20是通过销轴21连接，形成旋转副。多孔块连杆20是在连杆的一端是加工有孔，用于和中心摆14的连接，在连杆的另一端是一个多孔块结构，在该连杆的多孔块几何中心加工孔，与曲轴12连接形成回转副，以多孔块的几何中心为中心均匀分布着孔，该孔的数量与中心摆14的数量一致。曲轴12与缸体5通过轴承11连接，并且在相应的相位与阀芯1通过销固定连接。摇杆18长度，曲轴12的偏心距，连杆19长度，以及曲轴12中心与中心摆轴6中心距离应满足条件：最短长度加最长长度小于等于其余两长度之和，且曲轴12偏心距应为最短长度。摇杆18、连杆19、多孔块连杆20以及曲轴12组成的曲轴连杆机构的自由度为一，满足运动的基本条件。配气部分将压缩空气分配至相应相位的容积空腔15内，压缩空气压缩做功，推动中心摆14摆动，中心摆14将力通过曲轴连杆机构传递到曲轴12上，曲轴12做旋转运动。中心摆14的数目可以是3个、4个、5个、6个甚至更多。中心摆14的协调运动使得曲轴12形成了连续的旋转运动，从而为机器的转动提供动力。

上述具体实施例通过示例描述，应该理解到，这些实施例受到不同变形和可选形式的影响。还应进一步理解到，权利要求并不意味限于公开的特定形式，而应该覆盖落在本发明实质和范围内的所有变形、等价替换和可选方式。

一种摆动式气动马达专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。