對夾搖擺托盤活塞搖擺驅動機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及閥門啟閉、自動輸送轉臺和壓送流體等設備和機械的對夾搖擺托盤活塞搖擺執(zhí)行裝置及由執(zhí)行裝置組成的對夾搖擺托盤活塞搖擺驅動機，其角行程搖擺的范圍為O?330°或連續(xù)單向旋轉，特別適用于球閥、蝶閥和通風閥等角行程類閥門或代替電動機驅動粉碎機等回轉機械，還適用于驅動流體進行泵送；本驅動機壓送活塞的流體或活塞壓送的流體可以是氣體或液體。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)有公開的氣動角行程的搖擺執(zhí)行裝置，其一是將氣缸或薄膜氣囊的直行運動通過齒條齒輪機構或拔插銷軸機構轉換成角行程，因此其結果復雜；輸出動力過程中發(fā)生的應力的強度呈現(xiàn)從小到大的較高倍級的傳遞，作為最高應力承載零件的齒條齒輪或銷軸等成為影響壽命的薄弱環(huán)節(jié)；另外由于齒條齒輪機構或拔插銷軸機構設置在氣缸內出現(xiàn)了非執(zhí)行動力作用的使用空間，在動作切換中，壓縮空氣白白浪費掉了 ；由于零部件加工精度高，形狀各異，制造成本較大；零部件的體積也較大；由于較大的應力需要，許多零件基本采用金屬材料，搖擺執(zhí)行裝置的重量也較大，而金屬材料的防腐性能明顯低于有機復合材料。
[0003]在現(xiàn)有公開的壓送流體機械有離心泵、柱塞泵和活塞壓縮機等，離心泵泵送流體的壓力在較小流量時難以滿足較高壓力的要求；柱塞泵和活塞壓縮機輸出動力過程中發(fā)生的應力強度呈現(xiàn)從小到大的較高倍級的傳遞，作為最高應力承載零件的曲柄、連桿和銷軸等成為影響壽命的薄弱環(huán)節(jié)，由于需要滿足較大的峰值應力的強度要求，許多零件基本采用金屬材料，而金屬材料的防腐性能明顯低于有機復合材料；這些機械的零件種類較多，結構復雜、成本較高，且機械工作效率較低。在現(xiàn)有公開的信息中我們還沒有發(fā)現(xiàn)有類似的對夾搖擺托盤活塞搖擺驅動機的訊息。

【發(fā)明內容】

[0004]針對以上種種缺陷，本發(fā)明提出了解決存在問題的技術方案:
[0005]一種對夾搖擺托盤活塞搖擺驅動機，包括對夾搖擺托盤活塞搖擺執(zhí)行裝置、流體進排通道系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和驅動力發(fā)生系統(tǒng)；流體進排通道系統(tǒng)的氣通道與工作腔室連通；冷卻系統(tǒng)是對驅動機的元件進行強制冷卻和/或自然散熱的機構；驅動力發(fā)生系統(tǒng)為流體壓力驅動活塞作用于機械負載的系統(tǒng)或者是機械驅動活塞作用于流體負載的系統(tǒng)；其特征是，對夾搖擺托盤活塞搖擺執(zhí)行裝置包括數(shù)個托盤、活塞片、連接機構、動力進出鍵合結構、潤滑系統(tǒng)和密封結構；數(shù)個托盤包括兩個固定托盤和中間托盤，中間托盤夾在上、下兩個固定托盤中間；在每一個固定托盤上圍繞回轉中心軸線360°，以回轉中心圓的直徑Φ1，按照鉛錘法面活塞片嚙合輪廓線形成環(huán)狀的凹槽；搖擺托盤基于赤道平面D-D對稱設有兩層與固定托盤相同方式的圍繞回轉中心軸線形成環(huán)狀的上、下凹槽，上層的上固定托盤和搖擺托盤上凹槽構成上固搖托盤組，下層的下固定托盤和搖擺托盤下凹槽構成下固搖托盤組；將數(shù)個活塞片的半截部分設定在上述的凹槽中形成圓周布置的數(shù)個敞開的獨立的腔室；所有托盤的回轉中心軸線重合，且當回轉中心軸線處于鉛錘方向時，上、下固定托盤和中間托盤的凹槽的環(huán)狀水平中心線平行；在托盤上與沿鉛錘的回轉中心軸線的切線方向相垂直的平面為鉛錘法面Q-Q，活塞片是在鉛錘法面相交的特定輪廓線以回轉中心圓的直徑ΦI對稱鉛錘法面前后旋轉一定角度而成的實體，從水平法面看活塞片的截面是以回轉中心圓的直徑Φ1，夾角為α的扇形；活塞片包括靜止活塞片和搖擺活塞片；特定輪廓線由嚙合輪廓線和靜止輪廓線構成，在鉛錘法面上，活塞片伸出凹槽水平法面部分以外并與相鄰托盤凹槽滑動嚙合的部分特定輪廓線為鉛錘法面嚙合輪廓線；在鉛錘法面上，活塞片和托盤凹槽相交并固定的部分特定輪廓線為鉛錘法面靜止輪廓線；活塞片和托盤凹槽的鉛錘法面嚙合輪廓線與鉛錘法面靜止輪廓線對稱于水平法而；每個固搖托盤組中兩個相鄰托盤敞開的腔室對扣合成一個封閉的腔室時接觸的軸向端面為水平法面S-S赤道平面D-D與水平法面S-S相互平行；每個固搖托盤組中兩個相鄰托盤的凹槽的內圓盤口和外圓盤口在水平法面上分別對應嚙合并形成動密封結構；上、下固定托盤與所設定其上的活塞片都相對地球固定不動，在每個固定托盤上設定的活塞片稱之為靜止活塞片；中間托盤因與所設定其上的活塞片都可以相對固定托盤轉動而被定義搖擺托盤，在搖擺托盤上設定的活塞片稱之為搖擺活塞片，在每個固搖托盤組的凹槽中圍繞回轉中心軸設有圓周布置或均布數(shù)個搖擺活塞片，每個固搖托盤組中的搖擺活塞片在其中的固定托盤的凹槽中相鄰的靜止活塞片之間搖擺；所有活塞片冒出敞開的腔室的法面嚙合輪廓線的半截部分分別插入相鄰的托盤敞開的腔室中，該半截部分可以在相鄰的托盤敞開的腔室的凹槽中相對滑動，且滑動面設有動密封結構；在固定托盤的凹槽和活塞片和搖擺托盤上的上、下凹槽和活塞片特定外輪廓線都相同；在每個固搖托盤組中固定托盤和數(shù)個靜止活塞片與搖擺托盤結合構成數(shù)個作為工作腔室的缸體，在每個固搖托盤組中搖擺托盤和數(shù)個的搖擺活塞片與固定托盤結合構成數(shù)個活塞；該個搖擺活塞片、相鄰的靜止活塞片、搖擺托盤和固定托盤構成每個固搖托盤組中一個活塞缸體活塞組；在每個固搖托盤組的凹槽中設有m3 2個活塞缸體活塞組時，其中的搖擺活塞片在上、下固搖托盤組的每個工作腔室中圍繞回轉中心軸線的左轉向角行程角度或右轉向角行程角度相等；搖擺托盤設有動力進出鍵合結構，動力進出鍵合結構包括在搖擺托盤中心設定驅動軸，驅動軸和搖擺托盤的回轉中心線重合，驅動軸與配套的驅動機械連接；上、下固定托盤和搖擺托盤利用連接機構連接，連接機構包括法蘭盤和緊固件，在上、下兩個固定托盤的外圓周的端面，沿旋轉軸向均設有法蘭盤，兩個法蘭盤的連接的端面與托盤的旋轉軸線的垂直平面平行，上、下兩個固定托盤的法蘭盤的軸向端面相互接觸后用可拆卸的緊固件連接固定；潤滑系統(tǒng)包括對動密封元件和/或軸承采用自潤滑材料和/或潤滑劑潤滑系統(tǒng)和/或強制潤滑系統(tǒng)，進排通道系統(tǒng)是在每個固搖托盤組中的每個獨立工作腔室設有并連通一組進排壓送流體通道，該組進排壓送流體通道包括一路進流體通道和一路排流體通道。
[0006]在本文的描述中鉛錘線、水平線、鉛錘法面、水平法面、上和下、左旋向、右旋向、和前、后等方位術語都是指在一個相對系統(tǒng)的概念，在我們描述中該搖擺執(zhí)行裝置的旋轉中心線暫時處于鉛錘狀態(tài)；如果將搖擺執(zhí)行裝置的旋轉中心線改為水平狀態(tài)，則所述的鉛錘線、水平線、鉛錘法面、水平法面、前和后的相對地球方位的含義也要變化，但是在每個系統(tǒng)中，各個零部件的相互關系不變，對于所述的技術特征描述的專一性沒有影響。如此，本搖擺執(zhí)行裝置不僅可以使其托盤的旋轉中心線在空間處于鉛錘狀態(tài)使用，也可以在其旋轉中心線處于水平狀態(tài)下使用或其旋轉中心線在空間處于任意角度的狀態(tài)下使用。
[0007]顯然“固定托盤”和“搖擺托盤”的固定和搖擺是相對的概念，將其中一個托盤固定另一個就可以搖擺，但是一般推薦將進排流體的排流體通道設在固定托盤上，進排流體的進流體通道和排流體通道的外接管的接口可以設置在托盤外輪廓的軸向端面上，也可以設置在托盤外輪廓的徑向圓周面上，如果將所謂的“搖擺托盤”固定，“固定托盤”上設定的進流體通道和排流體通道會隨著擺動，對于管路的穩(wěn)定性有影響，且壓縮空氣或壓力液體管路容易破損和泄露。內軸向連接機構的軸孔和軸桿可以在固定托盤和搖擺托盤上互換位置，內軸向連接機構的軸桿設在搖擺托盤結構略微簡單。
[0008]推薦將每個工作腔室的排流體通道的入口設在搖擺活塞片的左旋側端面的相鄰的靜止活塞片上或右旋側端面的相鄰的靜止活塞片上，還可以將每個工作腔室排流體通道入口設在搖擺活塞片的左旋側端面的靠近相鄰的靜止活塞片的腔室壁上或右旋側端面的靠近相鄰的靜止活塞片的腔室壁上。由于搖擺托盤上的工作腔室在搖擺中處于變化狀態(tài)不易直接觀察，需通過計算的數(shù)值經測量才能看到，所以在本文中的工作腔室是指固定托盤上的工作腔室。
[0009]從原理上說，托盤上設定的活塞片數(shù)量沒有限制，托盤的直徑大就可以設置多一些，但是靜止活塞片應與搖擺活塞片相配套，而在活塞片壓送流體的系統(tǒng)中每個搖擺活塞片至少需要配套一個靜止活塞片；如果在執(zhí)行裝置中構成3個活塞缸體活塞組，搖擺托盤輸出的扭矩為一個搖擺活塞片輸出扭矩的三倍。搖擺活塞片在固定托盤、搖擺托盤和靜止活塞片構成的活塞缸中左和右兩旋向之間搖擺。對于僅設有一個活塞缸體活塞組的本驅動機，搖擺活塞片圍繞托盤中心旋轉的最大角行程在360°減去靜止和搖擺活塞片占據(jù)的角度。可以作為配套的驅動機械主要是指曲柄搖桿式驅動機械，例如電動機通過曲柄搖桿機構組成的驅動機械，這是機械是一種公開的的技術。本文所述的進排流體通道是指在不同的時間內既可以作為進流體通道，又可以作為排流體通道的綜合流體通道。
[0010]作為對夾搖擺托盤活塞搖擺執(zhí)行裝置的一種活塞片的布置方案，對夾搖擺托盤活塞搖擺執(zhí)行裝置在每個固搖托盤組圍繞回轉中心軸設有凹槽中圓周布置的合計> 2個活塞缸體活塞組中，刪除每個固搖托盤組中同一個位置的至少一活塞缸體活塞組中的搖擺活塞片和/或進排氣通道和/或靜止活塞片構成簡化的對夾搖擺托盤活塞搖擺執(zhí)行裝置。由于取消了其中一部分活塞缸體活塞組，本方案可以減少成本，但承載功率降低。
[0011]作為搖擺執(zhí)行裝置的進一步方案，對夾搖擺托盤活塞搖擺執(zhí)行裝置為對夾分體搖擺托盤活塞搖擺執(zhí)行裝置，該執(zhí)行裝置的搖擺托盤采用分體結構，沿與赤道平面(D-D)平行的分型基準面對稱分割搖擺托盤，分割搖擺托盤后的上部實體為上固搖托盤組中上搖擺托盤，下部實體為下固搖托盤組中下?lián)u擺托盤；連接機構增設外軸連接機構，在上、下?lián)u擺托盤中心分別設定作為動力進出鍵合結構的驅動孔，外軸桿利用鍵固定在驅動孔中，上搖擺托盤和下?lián)u擺托盤通過驅動孔和外軸桿的鍵槽孔可在與鍵嚙合的端面上相對軸向滑動；驅動孔、外軸桿和上、下?lián)u擺托盤的回轉中心軸線的重合，上和下?lián)u擺托盤相鄰一側的軸向端面接觸，在上、下固定托盤環(huán)狀的凹槽的內側設有軸孔，外軸桿兩端部的軸桿徑和軸孔之間設有軸承，外軸桿的上下兩個軸肩被上下兩個軸承的軸向內端面約束，軸承用軸用緊固件設定在固定托盤上的軸孔中，外軸桿的下部和/或上部穿過軸用緊固件的通孔與配套的驅動機械連接。由于將搖擺托盤一分為二，將雙凹槽的搖擺托盤分割成單凹槽的上、下?lián)u擺托盤，搖擺執(zhí)行裝置由3個托盤變成了 4個托盤。由于固定托盤和搖擺托盤上分別設定的靜止活塞片和搖擺活塞片彼此插入相鄰托盤的凹槽中，在固定托盤與搖擺托盤之間可以不需要徑向軸承，利用靜止活塞片和搖擺活塞片的結構形狀就可以使二者產生了很好的自對中性。但是如果在固定托盤與搖擺托盤之間除了設置止推軸承外還采用徑向軸承組成徑向推力組合軸承或角接觸軸承，還有利于減輕活塞片密封結構的徑向負荷，提高密封元件的壽命。將搖擺托盤分成兩個上、下?lián)u擺托盤，在軸向，上、下?lián)u擺托盤利用軸孔鍵槽連接，上、下?lián)u擺托盤的軸向端面接觸間隙可置入彈性材料調整墊，利用調整墊能夠較好的補償加工精度誤差，降低了安裝費用，提高了使用壽命。
[0012]作為搖擺執(zhí)行裝置的另一個方案，對夾搖擺托盤活塞搖擺執(zhí)行裝置為對夾分體搖擺托盤活塞搖擺執(zhí)行裝置，該執(zhí)行裝置的搖擺托盤采用分體結構，沿與赤道平面(D-D)平行的分型基準面對稱分割搖擺托盤，分割搖擺托盤后的上部實體為上固搖托盤組中上搖擺托盤，下部實體為下固搖托盤組中下?lián)u擺托盤；連接機構增設內軸連接機構，在上、下?lián)u擺托盤中心分別設定作為動力進出鍵合結構的驅動孔，上或下?lián)u擺托盤在軸向端面處設有內軸桿，內軸桿利用鍵固定在另一個分割的搖擺托盤的驅動孔中，上搖擺托盤和下?lián)u擺托盤通過驅動孔和內軸桿的鍵槽孔可在與鍵嚙合的端面上相對軸向滑動，驅動孔和內軸桿與上、下?lián)u擺托盤的回轉中心軸線的重合，上和下?lián)u擺托盤相鄰一側的軸向端面接觸，空余下的分割的搖擺托盤的驅動孔與配套的驅動機械的驅動軸連接。
[0013]作為對夾搖擺托盤活塞搖擺執(zhí)行裝置的更進一步方案，每個固搖托盤組中兩個托盤凹槽的內圓盤口和外圓盤口的動密封結構是在兩個盤口嚙合的滑動面分別設有平面接觸密封面結構，平面接觸密封面設在托盤的內圓盤口和外圓盤口的工作腔室中的靜止活塞片的水平法面夾角為α之間；和/或是在兩個盤口嚙合的滑動面分別設有一個平面半環(huán)迷宮槽密封結構，平面半環(huán)迷宮槽設在托盤的內圓盤口和外圓盤口的靜止活塞片的夾角α以外的工作腔室的夾角范圍內的扇形環(huán)面上；和/或是在兩個盤口嚙合的滑動面分別設有內圓盤口密封圈和外圓盤口密封圈的動密封結構；該動密封結構是在嚙合的滑動面分別設有內圓盤口密封圈和外圓盤口密封圈，內圓盤口密封圈和外圓盤口密封圈的上下端面分別與兩個托盤的盤口端面嚙合，內圓盤口密封圈和外圓盤口密封圈分別固設在任取一個托盤的盤口上的內圓盤