揉动式流体机械——pct cn2005 002225号专利

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1、揉动式流体机械——PCTCN2005002225号专利流体机械的揉动变容方法及其机构与用途1  定义   揉动——刚体绕一轴线转动，谓之公转，又同时绕更接近于其质心的另一平行轴线逆向转动，谓之自转，当自转和公转角速度之绝对值相同或相近时，两者复合为一种平动或近平动运动，称为揉动。当揉动之自转和公转的瞬时角速度之绝对值始终相等时，构成纯粹揉动，其上各质点作同步圆周运动。   揉轴、揉心——揉动之公转运动的轴线称为揉轴，揉轴在其垂直平面上的投影称为揉心。   揉径、揉半径——揉动自转轴之公转轨迹的直径和半径称为揉径和揉半径。纯粹揉动刚体上各质点运动之轨迹圆

2、的直径均等于揉径，其线速度等于揉半径与公转角速度的乘积。当揉半径很小时，揉动线速度很小，刚体的动量矩和动能因而大为减小并且分布均匀化，运动损耗也因而减小数量级。   揉轮——作揉动运动的减重圆柱体部件，通过轴承同轴地约束于曲轴之偏心轴段，曲轴旋转时，揉轮随之公转并因惯性而自转，构成揉动。   曲轴——一种约束揉轮并传递力和力矩的刚性转动部件，由双轴或多轴圆柱体段连接而成，其中以揉轴为轴线的圆柱体段称为主轴或者也称揉轴，其余的圆柱体段称为偏心轴，用于约束揉轮，其轴线为揉轮自转轴。   揉腔——通常为一圆柱形容腔，能容纳揉轮揉动并与之形成相切配合关系。  

3、 揉比——揉径与揉腔直径之比，即归一化揉径δ，是揉动力学的基础参量。   揉速比、揉动量比、揉动量矩比、揉动能比、揉端面损耗比、揉柱面比损耗比——纯粹揉动的揉轮与同密度同角速度形同揉腔的转子柱面或整体之对应参数比较，两者线速度之比称为揉速比，动量之比称为揉动量比，动量矩之比称为揉动量矩比，动能之比称为揉动能比，端面边际摩擦损耗之比称为揉端面损耗比，柱面单位面积上的边际摩擦损耗之比称为揉柱面比损耗比。   揉动力学——研究揉动的运动学和动力学规律及其应用的专题探讨。本发明利用的主要揉动力学规律是：揉速比＝δ，揉动量比≈1.5δ，揉动量矩比≈2δE2，揉动

4、能比≈2δE2，揉端面损耗比≈2.5δE3，揉柱面比损耗比＝δE3。   摆揉——揉动运动的一种实用的衍生形式，其自转运动叠加一小幅同周期摆动但平均角速度不变，其动量矩和动能仅增加一低阶小量。依据摆动约束方式的差别，摆揉可分为简谐型和匀加速型等。简谐型之驱动力矩是角位移的简谐函数，其质点运动轨迹为椭圆。摆揉有助于提高水力效率，特别适合于高粘介质。   滚揉——揉动运动的另一种实用的衍生形式，其自转角速度高于公转角速度一个确定的小量，使揉轮之与揉腔相切线处的线速度始终为0，其角速度增加率等于揉比，其动量矩和动能增量仍为低阶小量。滚揉有助于揉腔密封线柔性加

5、压密封，特别适合于在高压差条件下提高容积效率。   揉动变容方法——容积式流体机械的工作容腔周期性地改变形状和容积、并使流体工质伴随比能增减地连续充盈其间后再连续排空的运动及其实现的一种方法，其运动学特征是容腔之可动壁面作周期性的揉动运动。   揉动变容机构——实现揉动变容方法的变容运动机构，由揉动机构、包容揉轮及其揉动空间的揉腔和隔离变压容腔与等压容腔的隔板组成。   揉动机构——由揉轮和通过轴承约束揉轮的曲轴组成的运动机构，其刚性约束体系使得曲轴只有一个转动自由度，揉轮因而获得一个牵连的公转自由度，其独立的自转运动因惯性力和摩擦力的约束而被柔性驱动

6、并受限制，或者还因另一刚性约束的存在而被刚性限制，但复合为揉动的自转自由度具有充分性。揉动机构之质点运动空间和运动速度很小，而其占位之运动空间及功能速度却因接力机制而被放大约1个数量级，相应的功能效应同比放大。   随动隔板——与揉轮连接为一体或同步地跟随揉轮运动并保持与其圆柱面密封接触的平面构件，是变压容腔和等压容腔之间的隔离结构，在揉轴平面上运动或者与其平行。   变压容腔——变容过程中，流体的压力和比能在其间发生变化的工作容腔。对于可压缩流体，其变化是连续的，对于不可压缩流体，其变化为阶跃型。   变压容腔内圆心角——变压容腔揉轮侧圆弧柱壁面所对

7、应的揉轮圆心角。   变压容腔内弦割面——变压容腔内圆心角对应的弦割面，为揉轮等效承压面。   等压容腔——变容过程中，流体的压力和比能在其间不发生变化的工作容腔。流体运动过程为等压过程，是下一个周期的变压过程的同步准备过程。   揉腔密封线——揉轮在揉动过程中，其外圆柱面与揉腔相切接触形成的、随公转运动同步旋转的密封线。   旋塞——摆揉机构随动隔板的约束构件，呈圆柱形，开有过轴线的插槽，可定轴限幅转动，能对与揉轮或揉腔刚性连接的随动隔板进行过其轴线的约束。   占位——对揉轮在揉动中的实时位置及其所占据的空间的称谓。   扫膛、压膛——特指导致工作

8、容腔变容的功能运动。在揉动过程中，揉轮的占位在揉腔中与腔壁相切地旋转，谓之扫膛。滚揉揉轮的占位