專利名稱：旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
目前，往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)由于主要構(gòu)件是作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，就存在克服慣性力大，扭矩不勻衡，升功率小，體積大，制做困難等不足。
二沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)雖然比四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)功率提高了一倍，但由于在換氣過程中，有約三分之一的燃料隨廢氣排出缸外，因此，應(yīng)用重點(diǎn)只限于小型單缸發(fā)動(dòng)機(jī)和大型低速柴油機(jī)方面。
Wankel旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)有一個(gè)三角形轉(zhuǎn)子，和它作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的是一個(gè)復(fù)雜的旋輪線表面(trochoidalsurtace)，由于轉(zhuǎn)子頂部用一些密封片密封，難以控制漏氣，其最大漏氣量達(dá)到了充氣量的20%，同時(shí)，細(xì)長(zhǎng)的燃燒室降低了燃燒熱效率。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，體積小，動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)良的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其功率/升可以提高5-10倍以上，能廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空、交通運(yùn)輸業(yè)和國(guó)防等部門。


圖1旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)前視半剖結(jié)構(gòu)2生氏旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)視半剖結(jié)構(gòu)3旋轉(zhuǎn)活塞滾動(dòng)密封柱密封4密封環(huán)上弧面部分展開5密封環(huán)密封6旋轉(zhuǎn)活塞端面密封7旋轉(zhuǎn)汽缸側(cè)密封8旋轉(zhuǎn)汽缸圓弧齒剖視9進(jìn)氣原理10壓縮原理11膨脹(作功)原理12排氣原理圖本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。在旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子1的圓柱形表面上，沿軸向以60度夾角均布有以半圓弧柱組成的三個(gè)凸形旋轉(zhuǎn)活塞2。每一個(gè)旋轉(zhuǎn)活塞端面的外弧線布置有密封環(huán)3，頂部有兩根滾動(dòng)密封柱4，滾動(dòng)密封柱通過內(nèi)密封條5的錐尖同密封環(huán)垂直聯(lián)接。旋轉(zhuǎn)汽缸6由均布于旋轉(zhuǎn)汽缸轉(zhuǎn)子7圓柱表面的軸向凹形半圓弧柱組成，圓弧半徑同旋轉(zhuǎn)活塞半徑相同。每一圓弧的底部沿軸向開有半圓形的燃燒室8，燃燒室的底部同交錯(cuò)開有進(jìn)、排氣口的圓柱形進(jìn)/排氣筒相通，進(jìn)、排汽筒是一個(gè)同心圓筒，中間由斜板隔開，一邊是進(jìn)氣筒9，另一邊是排氣筒10。旋轉(zhuǎn)汽缸轉(zhuǎn)子中心布置有傳動(dòng)主軸11。在旋轉(zhuǎn)汽缸的半圓弧齒頂是一個(gè)半圓形密封架12，密封架的上部和兩側(cè)有三根滾動(dòng)密封柱13。當(dāng)旋轉(zhuǎn)汽缸和旋轉(zhuǎn)活塞作圓周嚙合運(yùn)動(dòng)時(shí)，可燃混合氣(或空氣)依靠汽缸真空吸力，由進(jìn)氣筒9，經(jīng)過燃燒室8，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)汽缸6和由旋轉(zhuǎn)活塞與汽缸體組成的工作容積室14。當(dāng)旋轉(zhuǎn)汽缸再與下一個(gè)旋轉(zhuǎn)活塞嚙合時(shí)，可燃混合氣(或空氣)被壓縮到燃燒室8，經(jīng)火花塞點(diǎn)火(或噴油)，進(jìn)行燃燒作功，廢氣由排氣筒10排出缸外。
以下結(jié)合附圖作詳細(xì)敘述。
旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)主要由汽缸體15，汽缸蓋16，旋轉(zhuǎn)汽缸密封殼17，旋轉(zhuǎn)活塞2，旋轉(zhuǎn)汽缸6進(jìn)/排氣筒等組成。旋轉(zhuǎn)汽缸、旋轉(zhuǎn)活塞、進(jìn)/排氣筒作軸向平行布置。旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子個(gè)數(shù)和旋轉(zhuǎn)汽缸的數(shù)目一般遵循4n……(n為正整數(shù))數(shù)列設(shè)置;n為旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子數(shù)，4n為汽缸數(shù)，即，4個(gè)汽缸配一個(gè)旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子。主軸旋轉(zhuǎn)一周作功2n2次。由此，汽缸數(shù)目愈多，發(fā)動(dòng)機(jī)作功效率就愈高，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可比現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)提高一倍以上。
汽缸體15由旋轉(zhuǎn)汽缸和旋轉(zhuǎn)活塞的圓弧線相交組成內(nèi)腔體。圓弧線以外開有沿周向冷卻水腔。汽缸體的兩個(gè)端面同汽缸蓋進(jìn)行靜密封。
汽缸蓋16分別設(shè)置于旋轉(zhuǎn)汽缸密封殼外圓的汽缸體15兩端面，并和旋轉(zhuǎn)活塞密封環(huán)3，旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子的圓柱端面組成90度的動(dòng)密封面。旋轉(zhuǎn)汽缸密封殼17和旋轉(zhuǎn)汽缸的兩個(gè)端面進(jìn)行相對(duì)靜密封，并隨旋轉(zhuǎn)汽缸進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)汽缸密封殼和汽缸蓋相聯(lián)接的地方由各自的45度圓錐形斜面組成動(dòng)密封面，其最小錐面半徑同旋轉(zhuǎn)汽缸的最大旋轉(zhuǎn)半徑相同。
旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子1的半徑一般同旋轉(zhuǎn)活塞2的半徑相同。在旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子的圓柱形表面上，沿軸向以60度夾角均布有以半圓弧柱組成的三個(gè)凸形旋轉(zhuǎn)活塞2，在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)活塞圓弧相夾的旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子柱面上是一個(gè)和旋轉(zhuǎn)汽缸半圓形密封架12的半徑相同的凹形圓弧面。旋轉(zhuǎn)活塞半圓弧的最大弧線上置有和旋轉(zhuǎn)活塞半徑相同的，由內(nèi)密封環(huán)18和外密封環(huán)19的矩形齒嚙合組成的密封環(huán)。外密封環(huán)在彈簧20的作用下，可以向外移動(dòng)，或是在熱膨脹作用下向兩端移動(dòng)，內(nèi)密封環(huán)和旋轉(zhuǎn)活塞緊密貼合。矩形齒中間留有膨脹間隙。同時(shí)，在旋轉(zhuǎn)活塞上部沿軸向布置有二根夾角為30度的滾動(dòng)密封柱4，密封柱置于密封架22的中上部，密封柱的兩端面以圓錐形垂直聯(lián)接一內(nèi)密封條5，內(nèi)密封條的兩端留有和內(nèi)密封環(huán)相聯(lián)的膨脹間隙，內(nèi)密封條以矩形齒和外密封條21相聯(lián)接，外密封條的兩端同外密封環(huán)緊密貼合，在熱膨脹作用下，外密封環(huán)只能向兩端移動(dòng)。同時(shí)，在彈簧23的作用下，密封架隨同密封柱帶動(dòng)內(nèi)外密封條可以向上移動(dòng)，和汽缸體、汽缸蓋組成一個(gè)∩形密封面。當(dāng)旋轉(zhuǎn)活塞進(jìn)入旋轉(zhuǎn)汽缸中進(jìn)行嚙合時(shí)，密封柱和內(nèi)外密封條又退回到同旋轉(zhuǎn)活塞半徑相同的位置。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，主要依靠旋轉(zhuǎn)離心力來代替彈簧的推力，轉(zhuǎn)速愈高，密封效果愈好。同時(shí)，在密封架22兩側(cè)的中下部有一防膨脹密封條，密封條和推桿以錐面滑動(dòng)相聯(lián)。推桿和彈簧23相聯(lián)接。
旋轉(zhuǎn)汽缸6由均布于旋轉(zhuǎn)汽缸轉(zhuǎn)子7圓柱表面的軸向凹形半圓弧柱組成。圓弧半徑同旋轉(zhuǎn)活塞半徑相同，每一圓弧底部開有一半圓形的矩形燃燒室8，根據(jù)燃燒室的長(zhǎng)度和燃燒室半徑的比例關(guān)系，可以在一端或兩端設(shè)置電火花塞或噴油嘴。在每一燃燒室的底部同從一端通向另一端的進(jìn)/排氣筒相通，旋轉(zhuǎn)汽缸轉(zhuǎn)子中心是一傳動(dòng)主軸11。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)汽缸中間是一個(gè)圓弧齒，齒頂部有一半圓形密封架12，其半徑同兩個(gè)旋轉(zhuǎn)活塞所夾的圓弧半徑相同。密封架的上部和兩側(cè)有三根沿軸向布置的圓柱形滾動(dòng)密封柱13，上部的密封柱和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)活塞所夾的圓弧面，以及汽缸體組成滾動(dòng)線性周向密封面。兩側(cè)的密封柱之間以一定間隔設(shè)置有彈簧和密封柱座架，座架和彈簧相聯(lián)有一防膨脹密封裝置，當(dāng)旋轉(zhuǎn)活塞上的第二個(gè)滾動(dòng)密封柱推動(dòng)氣體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)汽缸之前的2-3度范圍內(nèi)，旋轉(zhuǎn)汽缸的側(cè)密封柱13即和旋轉(zhuǎn)活塞圓弧面進(jìn)行接觸線密封，以實(shí)現(xiàn)由旋轉(zhuǎn)活塞變?yōu)樾D(zhuǎn)汽缸周向密封的轉(zhuǎn)換過程。每一滾動(dòng)密封柱的兩端以錐尖分別伸入密封架端面的密封塊24中，在彈簧25的作用下，密封架可以向上移動(dòng)，壓緊密封柱。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)主要依靠旋轉(zhuǎn)離心力來替代彈簧的作用。
進(jìn)/排氣筒為一圓柱形空心筒結(jié)構(gòu)，圓筒的外表面開有和燃燒室等距離長(zhǎng)的軸向矩形進(jìn)氣口和排氣口，進(jìn)氣口和排氣口中間由一扭曲斜板隔開，進(jìn)氣口和排氣口的弧長(zhǎng)分別占圓筒周長(zhǎng)的1/4左右，一邊是進(jìn)氣筒9，另一邊是排氣筒10，進(jìn)/排氣筒的圓周面同旋轉(zhuǎn)汽缸轉(zhuǎn)子組成一個(gè)密封面。排氣筒10伸出旋轉(zhuǎn)汽缸密封殼17的圓表面有一定時(shí)凸輪26，并和排氣柵27，定時(shí)齒輪28同軸相聯(lián)，定時(shí)齒輪密封殼29將排氣柵和定時(shí)齒輪隔開。進(jìn)排氣筒一方面隨旋轉(zhuǎn)汽缸作圓周運(yùn)動(dòng)，另一方面繞自身軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，每一個(gè)進(jìn)/排氣筒隨旋轉(zhuǎn)汽缸完成8個(gè)汽缸位移時(shí)繞自身軸線旋轉(zhuǎn)一周，同時(shí)，完成一個(gè)工作循環(huán)。
旋轉(zhuǎn)活塞和旋轉(zhuǎn)汽缸的轉(zhuǎn)軸外圍開有沿經(jīng)向通向滾動(dòng)密封柱，密封架，密封環(huán)，進(jìn)/排氣筒等部位的潤(rùn)滑油路。潤(rùn)滑油采用壓送法從一端輸入，從另一端輸出。
另外，為了提同充氣系數(shù)，增加排氣量，進(jìn)氣筒外圍裝有和旋轉(zhuǎn)汽缸密封殼相聯(lián)結(jié)的螺旋吸氣葉輪30，排氣柵外圍裝有和定時(shí)齒輪密封殼相聯(lián)的離心排氣葉輪31。
生氏旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)汽缸的工作循環(huán)依次進(jìn)行吸氣，壓縮，燃燒(作功)，排氣四個(gè)過程。當(dāng)旋轉(zhuǎn)汽缸靠近旋轉(zhuǎn)活塞一個(gè)缸直徑距離時(shí)，開始排氣(或壓縮)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)汽缸和旋轉(zhuǎn)活塞進(jìn)入嚙合中點(diǎn)(即兩圓心為一直線)時(shí)排氣(或壓縮)結(jié)束。當(dāng)旋轉(zhuǎn)汽缸離開嚙合中點(diǎn)，運(yùn)行到一個(gè)缸直徑距離時(shí)，進(jìn)氣(或膨脹作功)結(jié)束。膨脹面積等于旋轉(zhuǎn)汽缸和旋轉(zhuǎn)活塞半徑的和乘以寬度。由于每4個(gè)汽缸配一個(gè)旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子，所以，每一個(gè)工作循環(huán)分別要經(jīng)過8個(gè)汽缸位移;或是每個(gè)汽缸要通過兩個(gè)旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子，才能完成一次工作循環(huán)。
實(shí)施例一個(gè)2轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子)8缸的生氏旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，汽缸半徑為40MM，汽缸轉(zhuǎn)子半徑130MM，進(jìn)/排氣筒半徑16MM，旋轉(zhuǎn)活塞半徑40MM，旋轉(zhuǎn)活塞的最大旋轉(zhuǎn)半徑86MM，旋轉(zhuǎn)活塞與旋轉(zhuǎn)汽缸寬度100MM，膨脹面積80CM2，主軸旋轉(zhuǎn)一周作功8次，汽缸總?cè)莘e3.109升，最大功率515馬力(7000轉(zhuǎn)/分)。
旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)活塞、旋轉(zhuǎn)汽缸、進(jìn)/排氣筒等主要構(gòu)件，全部為圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不僅慣性力小，扭矩勻衡，而且其轉(zhuǎn)速可以比現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)提高一倍以上，采用滾動(dòng)密封柱和密封環(huán)進(jìn)行周向和經(jīng)向密封，克服了wankel轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)劃缸、漏氣量大等缺點(diǎn)，加之，每個(gè)汽缸按2n2次作功，使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率/升提高5-10倍以上，并且有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小的特點(diǎn)。同時(shí)，進(jìn)氣、壓縮、膨脹、排氣四個(gè)過程的獨(dú)立進(jìn)行，避免了二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣損失、具有四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)良經(jīng)濟(jì)性能，能廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等部門，尤其適用于對(duì)體積和功率要求嚴(yán)格的坦克、潛艇、飛機(jī)等國(guó)防工業(yè)的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)由汽缸體、汽缸蓋、旋轉(zhuǎn)汽缸密封殼等組成。其特征在于旋轉(zhuǎn)活塞由布置于旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子圓柱表面上三個(gè)夾角為60度的軸向凸形半圓弧柱組成，在旋轉(zhuǎn)活塞的頂部沿軸向布置有滾動(dòng)密封柱。旋轉(zhuǎn)汽缸由布置于旋轉(zhuǎn)汽缸轉(zhuǎn)子圓柱表面上的凹形半圓弧柱組成，半圓弧底部有一半圓形燃燒室，燃燒室底部同進(jìn)/排氣筒相聯(lián)通，旋轉(zhuǎn)活塞和旋轉(zhuǎn)汽缸分別作圓周嚙合運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)活塞的端部沿半徑弧線有密封環(huán)。
3.如權(quán)利要求1、2所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)活塞頂部沿軸向布置有夾角為30度的二根滾動(dòng)密封柱組成。
4.如權(quán)利要求1、2、3所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)汽缸的圓弧齒頂部有一半圓形密封架，密封架的頂部和兩側(cè)設(shè)置有三根滾動(dòng)密封柱。
5.如權(quán)利要求1、2、3、4所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于進(jìn)/排氣筒是一個(gè)同心軸圓柱形空心筒，圓周表面開有和燃燒室長(zhǎng)度相等的進(jìn)氣口和排氣口，中間由一扭曲斜板隔開，一邊是進(jìn)氣筒，另一邊是排氣筒。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4、5所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)汽缸、旋轉(zhuǎn)活塞、進(jìn)/排氣筒沿軸向平行布置。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于每一個(gè)旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子配備4個(gè)汽缸。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于進(jìn)氣筒外圍有一螺旋進(jìn)氣葉輪，排氣柵外圍有一離心葉輪。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，由汽缸體、汽缸蓋、旋轉(zhuǎn)汽缸密封殼、旋轉(zhuǎn)活塞、旋轉(zhuǎn)汽缸、進(jìn)/排氣筒等組成。其旋轉(zhuǎn)活塞由置于旋轉(zhuǎn)活塞轉(zhuǎn)子圓柱表面三個(gè)夾角為60度的凸形半圓弧柱組成，旋轉(zhuǎn)汽缸由置于旋轉(zhuǎn)汽缸轉(zhuǎn)子圓柱表面上的凹形半圓弧柱組成，圓弧底部有一半圓形燃燒室，燃燒室底部同進(jìn)/排氣筒相通。另外，旋轉(zhuǎn)活塞端面和頂部，旋轉(zhuǎn)汽缸的頂部和側(cè)面設(shè)置有滾動(dòng)密封柱密封條和密封環(huán)。
文檔編號(hào)F01C19/04GK1031406SQ88102309
公開日1989年3月1日 申請(qǐng)日期1988年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月20日
發(fā)明者生三勝 申請(qǐng)人:生三勝