【壓縮機(jī)網(wǎng)】目前，流體能量轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)形式種類較多，如葉片式、葉輪式、渦輪式、渦旋式、轉(zhuǎn)輪式、旋片式、旋擺式、滑片式、齒輪式、螺桿式、羅茨式、爪式等。但這些結(jié)構(gòu)形式要么存在偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，要么存在往復(fù)運(yùn)動(dòng)，要么密封性能欠佳等，從而導(dǎo)致很多缺陷的存在。

 

　　行星式流體能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)通過(guò)巧妙設(shè)置行星輥的運(yùn)動(dòng)方式，較完美解決了容積可變、可靠密封、同心旋轉(zhuǎn)三者之間的矛盾。
 

 

　　如圖1和圖2所示，本行星式流體能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，包括定子1和位于定子1內(nèi)腔中的轉(zhuǎn)子6，轉(zhuǎn)子6通過(guò)轉(zhuǎn)子軸7可旋轉(zhuǎn)地支撐在定子1的兩端，轉(zhuǎn)子6為圓柱體形，其在定子1內(nèi)腔中與定子同軸線轉(zhuǎn)動(dòng)配合，在與轉(zhuǎn)子6轉(zhuǎn)動(dòng)配合的定子1的圓柱形內(nèi)腔壁上，沿周向開設(shè)有凹槽9，使定子1與轉(zhuǎn)子6之間形成密閉工作腔12，該工作腔12橫截面的內(nèi)輪廓線為以轉(zhuǎn)子6軸心為圓心、轉(zhuǎn)子6半徑為半徑的圓，該工作腔12橫截面的外輪廓線是由第一圓弧線17、第二圓弧線20、第一曲線16、第二曲線21、第三曲線19和第四曲線18連接而成的閉合線。

 

　　如圖3所示，第一圓弧線17為圓弧線B1B4，第二圓弧線20為圓弧線B2B3，第一曲線16為曲線M1B1，第二曲線21為曲線M1B2，第三曲線19為曲線M2B3，第四曲線18為曲線M₂B₄。
 

 

　　在轉(zhuǎn)子6圓柱面上沿軸向開設(shè)有兩個(gè)腔槽13，兩個(gè)腔槽13在轉(zhuǎn)子周向上互成180°，腔槽13橫截面的輪廓線為圓弧線，腔槽13的兩端面分別與凹槽9的兩側(cè)面齊平，腔槽13內(nèi)設(shè)置有行星輥8，行星輥8通過(guò)輥軸2可旋轉(zhuǎn)地支撐在轉(zhuǎn)子6的兩端，且行星輥8與腔槽13同軸線。行星輥8在腔槽13內(nèi)與腔槽轉(zhuǎn)動(dòng)配合，行星輥8的兩端面與腔槽13的兩端面及凹槽9的兩側(cè)面貼合。

 

　　如圖3和圖4所示，行星輥8橫截面的輪廓線是由第三圓弧線22、第四圓弧線24、第五曲線23和第六曲線25連接而成的閉合線，第三圓弧線22為圓弧線D1D4，第四圓弧線24為圓弧線D₂D₃，第五曲線23為曲線D₁D₂，第六曲線25為曲線D₃D₄，該輪廓線是關(guān)于行星輥8橫截面中心點(diǎn)成中心對(duì)稱的圖形，在以該中心點(diǎn)為原點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)系中（圖4中的水平點(diǎn)畫線為橫坐標(biāo)軸，垂直點(diǎn)畫線為縱坐標(biāo)軸），第五曲線23與第六曲線25相對(duì)于橫坐標(biāo)軸對(duì)稱。

　　如圖3所示，工作腔12橫截面的外輪廓線中，第一圓弧線17連接在第一曲線16與第四曲線18之間，第一圓弧線17的兩個(gè)端點(diǎn)為B1點(diǎn)和B4點(diǎn)；第二圓弧線20連接在第二曲線21與第三曲線19之間，第二圓弧線20的兩個(gè)端點(diǎn)為B2點(diǎn)和B3點(diǎn)；第一曲線16與第二曲線21連接于M1點(diǎn)，第三曲線19與第四曲線18連接于M2點(diǎn)，第一、第二圓弧線17、20是以轉(zhuǎn)子6軸心為圓心的圓弧線，工作腔12橫截面的外輪廓線是關(guān)于轉(zhuǎn)子6橫截面中心點(diǎn)成中心對(duì)稱的圖形，在以該中心點(diǎn)為原點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)系中（圖3中的水平點(diǎn)畫線為橫坐標(biāo)軸，垂直點(diǎn)畫線為縱坐標(biāo)軸），第一曲線16與第二曲線21、第三曲線19與第四曲線18、以及第一圓弧線17與第二圓弧線20分別相對(duì)于縱坐標(biāo)軸對(duì)稱，第一曲線16與第四曲線18、以及第二曲線21與第三曲線19相對(duì)于橫坐標(biāo)軸對(duì)稱。

 

　　第一曲線16的方程式為：

 

　　(x-a)²+(y-b)²-R12=0

 

　　其中，0≤x≤a·R3·(R3-R1)^-1，b·R3·(R3-R1)^-1≤y≤(R1+b)，

 

　　也就是說(shuō)，M1點(diǎn)的橫坐標(biāo)為0、縱坐標(biāo)為R2，B1點(diǎn)的橫坐標(biāo)為a·R3·(R3- R1)^-1、縱坐標(biāo)為b·R3·(R3- R1)^-1，B2點(diǎn)的橫坐標(biāo)為- a·R3·(R3- R1)^-1、縱坐標(biāo)為b·R3·(R3- R1)^-1；

 

　　第五曲線23的方程式為：

 

　　x²+(y-R2)²-R1²=0,

 

　　其中，-a≤x≤a，(R2- R1)≤y≤b，

 

　　第三圓弧線22與第四圓弧線24相對(duì)于縱坐標(biāo)軸對(duì)稱，第三、第四圓弧線22、24的半徑與腔槽13橫截面輪廓線的半徑一致，為R3- R1；

 

　　上述各式中：

 

　　a=R1·(1-((R2²+2·R1·R3-R3²)·(2· R1·R2)^-1)²)^1/2，

 

　　b=(R2²-2·R1·R3+R3²)·(2·R2)^-1，

 

　　R1為行星輥8軸線與轉(zhuǎn)子6軸線之間的距離，R2為轉(zhuǎn)子6的半徑，R3為工作腔12橫截面外輪廓線中第一、第二圓弧線（17、20）的半徑。

 

　　根據(jù)第一曲線16的方程可知，第一曲線實(shí)際就是以坐標(biāo)（a，b）為圓心、R1為半徑的圓弧線，B1點(diǎn)是該圓弧線與坐標(biāo)（0，0）為圓心、R3為半徑的圓相切的點(diǎn)，其余第二曲線21、第三曲線19、第四曲線18的曲線方程、以及B2點(diǎn)、B3點(diǎn)、B4點(diǎn)的坐標(biāo)可根據(jù)對(duì)稱關(guān)系求得。

 

　　如圖3所示，實(shí)際上第五曲線23是第一曲線16與第二曲線21的連接點(diǎn)M1在行星輥8橫截面上劃出的軌跡，第六曲線25是第三曲線19與第四曲線18的連接點(diǎn)M2在行星輥8橫截面上劃出的軌跡線，第一曲線16是第五曲線23與第三圓弧線22的連接點(diǎn)D1在定子1的凹槽9底面上劃出的軌跡線，第二曲線21是第五曲線23與第四圓弧線24的連接點(diǎn)D2在定子1的凹槽9底面上劃出的軌跡線，第三曲線19是第六曲線25與第四圓弧線24的連接點(diǎn)D3在定子1的凹槽9底面上劃出的軌跡線，第四曲線18是第六曲線25與第三圓弧線22的連接點(diǎn)D4在定子1的凹槽9底面上劃出的軌跡線。

 

　　如圖1和圖5所示，在轉(zhuǎn)子6端面?zhèn)仍O(shè)置有行星輥同步控制機(jī)構(gòu)（同步機(jī)構(gòu)可視情況靈活設(shè)置），該行星輥同步控制機(jī)構(gòu)包括同步齒輪5、中心齒輪3和同步齒形皮帶4，同步齒輪5固定在輥軸2的一端，中心齒輪3固定在定子1上且與轉(zhuǎn)子6同軸線，中心齒輪3與同步齒輪5通過(guò)同步齒形皮帶4傳動(dòng)連接。當(dāng)轉(zhuǎn)子6旋轉(zhuǎn)時(shí)，在行星輥同步控制機(jī)構(gòu)作用下，兩只行星輥8相對(duì)于轉(zhuǎn)子6做轉(zhuǎn)速相同、方向相反的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩只行星輥8相對(duì)于定子1相當(dāng)于只作沒有自轉(zhuǎn)的圓周平移運(yùn)動(dòng)。

 

　　如圖2所示，在定子1上開設(shè)有與工作腔12相通的兩個(gè)流體進(jìn)口11和兩個(gè)流體出口10，兩個(gè)流體進(jìn)口11在定子1內(nèi)壁上的貫通口分別位于第一、第三曲線16、19所對(duì)應(yīng)的定子內(nèi)壁曲面上，兩個(gè)流體出口10在定子1內(nèi)壁上的貫通口分別位于第二、第四曲線21、18所對(duì)應(yīng)的定子內(nèi)壁曲面上，位于第一曲線16和第二曲線21所對(duì)應(yīng)的定子內(nèi)壁曲面上的一組流體進(jìn)口11和流體出口10，以及位于第三曲線19和第四曲線18所對(duì)應(yīng)的定子內(nèi)壁曲面上的一組流體進(jìn)口和流體出口能夠分別被第五曲線23、第六曲線25所對(duì)應(yīng)的行星輥曲面同時(shí)遮蓋，這樣，兩個(gè)流體進(jìn)口11與兩個(gè)流體出口10之間均不能直接連通，能夠避免因流體進(jìn)口與流體出口直接連通而引起的流體泄漏（兩個(gè)流體進(jìn)口11和兩個(gè)流體出口10在定子內(nèi)壁上的貫通口亦可位于定子端部?jī)?nèi)壁上）。

 

　　圖6至圖12表示了轉(zhuǎn)子6在定子1內(nèi)沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)半周過(guò)程中的狀態(tài)，結(jié)合圖3，轉(zhuǎn)子6在定子1內(nèi)旋轉(zhuǎn)一周過(guò)程中，D1點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的行星輥8的頂角棱線僅與第一曲線16所對(duì)應(yīng)的曲面接觸，D2點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的行星輥8的頂角棱線僅與第二曲線21所對(duì)應(yīng)的曲面接觸，D3點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的行星輥8的頂角棱線僅與第三曲線19所對(duì)應(yīng)的曲面接觸，D4點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的行星輥8的頂角棱線僅與第四曲線18所對(duì)應(yīng)的曲面接觸，第三圓弧線22所對(duì)應(yīng)的行星輥8圓弧面僅與第一圓弧線17所對(duì)應(yīng)的定子1內(nèi)壁圓弧面接觸，第四圓弧線24所對(duì)應(yīng)的行星輥8圓弧面僅與第二圓弧線20所對(duì)應(yīng)的定子1內(nèi)壁圓弧面接觸，M1點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的定子1的內(nèi)壁棱線除與轉(zhuǎn)子6圓柱面接觸外，還與第五曲線23所對(duì)應(yīng)的行星輥8曲面接觸，M2點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的定子1的內(nèi)壁棱線除與轉(zhuǎn)子6圓柱面接觸外，還與第六曲線25所對(duì)應(yīng)的行星輥8曲面接觸。

 

　　行星輥8上D1點(diǎn)、D2點(diǎn)、D3點(diǎn)、D4點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頂角棱線（密封條），分別只負(fù)責(zé)第一、第二、第三、第四曲線所對(duì)應(yīng)的定子內(nèi)壁曲面的密封，接觸時(shí)間短，磨損較小。
 

 

　　如圖6所示，兩只行星輥8分別位于定子1內(nèi)的最高和最低位置，此時(shí)兩組流體進(jìn)口11和流體出口10分別被第五曲線23、第六曲線25所對(duì)應(yīng)的行星輥曲面同時(shí)遮蓋，兩個(gè)流體進(jìn)口11和兩個(gè)流體出口10均不能與工作腔12連通。

 

　　當(dāng)高壓流體經(jīng)兩個(gè)流體進(jìn)口11進(jìn)入定子1內(nèi)腔后，高壓流體給予兩只行星輥8壓力，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子6旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子6旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，兩只行星輥8又不斷將工作腔12內(nèi)的流體從兩個(gè)流體出口10壓出，從而將流體的能量轉(zhuǎn)換為輸出動(dòng)力，如汽輪機(jī)、水輪機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)、液壓馬達(dá)等。

 

　　機(jī)械動(dòng)力通過(guò)轉(zhuǎn)子軸7驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子6旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，工作腔12容積產(chǎn)生變化，流體在負(fù)壓作用下從兩個(gè)流體進(jìn)口11進(jìn)入工作腔12內(nèi)，并在行星輥8的高壓作用下從兩個(gè)流體出口10排出，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體動(dòng)能實(shí)現(xiàn)流體輸送，如壓縮機(jī)、液壓泵、真空泵、鼓風(fēng)機(jī)等。
 

 

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