[發明專利]透平氣動馬達

無效

• 申請號: 200710076497.5
• 申請日: 2007-08-21
• 公開（公告）號: CN101372894A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 夏必忠;汪勁松;王立平;張輝;郁鼎文;周連杰;程信華;段廣洪
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: F01D1/02
• 分類號: F01D1/02;F01D9/02;F01D5/02;F01D11/00;F01D25/16
• 代理公司: 深圳市匯力通專利商標代理有限公司
• 代理人: 王鎖林

技術領域

本發明涉及一種透平氣動馬達，特別涉及一種效率高、工作壓力低、轉速高、功率密度大、工作壽命長、易維護且工質氣體無需內加潤滑油等特點的新型氣動馬達，可替代葉片式、齒輪式等容積式氣動馬達在工業自動化領域和氣動工具上的應用，屬于能源和動力技術領域。

背景技術

作為氣動系統兩種典型執行元件(氣缸和氣馬達)之一，氣動馬達是將壓縮空氣中蘊有的能量轉換為機械能并輸出旋轉運動的基本元件，相當于電動機或液壓馬達。由于氣動馬達具有工作安全、防燃防爆、抗電磁干擾、耐高溫、無級調速、啟動力矩高(可直接帶負載啟動)、起停迅速、無環境污染、體積小、重量輕、轉速及功率變化范圍寬等優良特性，不僅在實際應用和經濟上具有很大的優勢，而且可完全滿足安全和排放法規所規定的要求，因此在全世界上百個不同的生產領域中得到廣泛地應用。只要有氣源供應，電機能做到的，氣壓馬達基本上都能做到，而且功率密度(功率體積比)較電機要大得多。在很多工業領域或高危險性應用場合，氣動馬達是最佳甚至是唯一的選擇。

作為氣動系統重要且量大面廣的基礎元件，氣動馬達性能的提高無疑對改善氣動系統工作性能和降低能耗具有重要作用和意義。氣動馬達的具體結構形式多種多樣，依工作原理的不同，可分為靜力式(容積式)和動力式(透平式)兩大類。靜力式又可分為葉片式、活塞式、齒輪式、隔膜式、螺桿式及羅茨式等多種類型，其中葉片式和活塞式應用最廣。不同類型的容積式氣馬達雖有各自的特點，但存在著一些共同不足，如工作壓力高(7bar左右)、工作壽命短(一般為幾百個小時)、效率低(約為36％)等。與電動機(效率為80％～90％)和液壓馬達(效率為60％～70％)相比，容積式氣動馬達的上述缺點尤其是效率低在很大程度上削弱了其結構緊湊、功率密度高等優勢，尤其在節能問題日益受到人們的重視的今天，作為量大面廣的基礎氣動元件，提高氣動馬達的效率更具有緊迫性和現實意義。

發明內容

為了克服容積式氣動馬達存在效率低、工作壓力高、能量利用率差等上述種種不足，本發明的目的是提供一種新型氣動馬達，即反擊式透平氣動馬達，該反擊式透平氣動馬達是將氣體工質的可用焓降(不僅僅為壓力能)轉變為機械能的，除氣體工質無需內加潤滑油外，而且還具有效率高(可達65％以上)、工作壓力低(3～4bar)、壽命長及易維護等顯著優點。

本發明透平氣動馬達采用以下技術方案實現：它包括馬達殼體和貫穿馬達殼體前端部的輸出軸，其特征在于：所述馬達殼體內設置反擊式微型透平機，該反擊式微型透平機包括位于馬達殼體后端部上的排氣口、位于馬達殼體內近排氣口處的透平定子和透平轉子、通過第一軸承和第二軸承支撐于馬達殼體內的透平軸、以及貫穿馬達殼體一側壁且與透平軸垂直的進氣口，所述透平定子與馬達殼體固連，透平軸一端與透平轉子固連，另一端通過行星齒輪減速機構與輸出軸內端連接；靠近透平轉子的第一軸承與透平轉子以及透平定子之間設密封裝置，該密封裝置外表面的右部分與馬達殼體的內表面相密合，其左部分與馬達殼體及透平定子之間形成環形氣道，該環形氣道與馬達殼體上的進氣口相通；所述輸出軸通過第三軸承和第四軸承支撐于馬達殼體內。

進一步，所述透平定子上含有若干形狀相同的葉片，且相鄰兩葉片之間形成收斂形噴嘴，該透平定子上所有的噴嘴組成定子噴嘴環；所述透平轉子上含有若干形狀相同的葉片，且相鄰兩葉片之間形成收斂形噴嘴，該透平轉子上所有的噴嘴組成轉子噴嘴環；所述透平轉子上的噴嘴的朝向與透平定子上的噴嘴的朝向相反。

進一步，靠近透平轉子的第一軸承與透平轉子以及透平定子之間的密封裝置含密封套和密封內套；所述密封套外表面的右部分與馬達殼體的內表面相密合，其左部分與馬達殼體及透平定子之間形成環形氣道；所述密封內套裝于密封套內近第一軸承處且外表面與密封套內表面密合，密封內套內壁與透平軸之間設徑向密封組件，密封內套內于近第一軸承的端部設有軸向密封組件，密封內套內另一端固裝擋圈。

上述行星齒輪減速機構包括太陽輪、若干行星輪及行星架，所述太陽輪固裝于透平軸端部，馬達殼體內壁對應太陽輪處設內齒圈，所述行星架中心處與輸出軸固連，行星架上于太陽輪周圍均勻設置若干行星支撐軸，所述若干行星輪分別裝于行星架上的若干行星支撐軸上、并與太陽輪和內齒圈同時嚙合。