專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型所及技術(shù)領(lǐng)域?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)，特別是一種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸。
傳統(tǒng)往復(fù)式活塞缸由于其往復(fù)運(yùn)動(dòng)工作方式、慣性力大、振動(dòng)大、影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和機(jī)械效率。汪克爾式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸，消除了往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，體積減小，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，使之難以推廣應(yīng)用。透平雖然轉(zhuǎn)速高，工作平穩(wěn)，比功率大，但因其受材料性能影響，工質(zhì)溫度和壓力受到很大限制，故熱效率較低。
本實(shí)用新型旨在提供一種轉(zhuǎn)速快，機(jī)械效率和熱效率高，振動(dòng)小，工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單、易于制造的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容予以描述


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為多轉(zhuǎn)子缸示意圖；圖3為曲面密封片結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為曲面密封片冷卻結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為前偏置密封示意圖；圖6為接續(xù)式密封原理示意圖；圖7為密封楔塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為下鑲塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為端蓋與缸體密封結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10至
圖14為本實(shí)用新型工作原理圖；
圖15為轉(zhuǎn)子缸－－透平工作系統(tǒng)、缸內(nèi)燃型、葉輪－－活塞壓氣式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型包括轉(zhuǎn)子(1)、缸體(2)、端蓋(3)、軸(4)、平面密封片(5)、曲面密封片(6)和密封楔塊(7)。轉(zhuǎn)子(1)通常為兩個(gè)，必要時(shí)也可采取多個(gè)轉(zhuǎn)子并列，構(gòu)成多轉(zhuǎn)子缸。轉(zhuǎn)子(1)內(nèi)設(shè)有冷卻油道(11)，各轉(zhuǎn)子之間以齒輪相連接，缸體(2)側(cè)部為圓弧交接狀，兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)氣口(12)和排氣口(13)，進(jìn)氣口(12)附近的圓弧段上開有回氣道(15)，其作用是使工質(zhì)壓力在膨脹過程中保持均勻。端蓋(3)和缸體(2)可用螺栓連接緊固。
轉(zhuǎn)子(1)曲面上開有曲面密封槽(8)，內(nèi)嵌曲面密封片(6)，平面上開有平面密封槽(9)和楔塊槽(10)，其內(nèi)分別嵌有平面密封片(5)和密封楔塊(7)。
為減少工質(zhì)充入的內(nèi)腔容積，增大膨脹比缸體(2)內(nèi)圓弧交接處采取突出結(jié)構(gòu)(14)，其頂端有適當(dāng)?shù)倪^渡弧線，以使曲線密封片(6)能順利壓入。
轉(zhuǎn)子曲面與缸體間的密封以及轉(zhuǎn)子間的密封均由曲面密封片(6)完成。曲面密封片(6)是由密封條(16)、(17)采取分段搭接而成，可在端面密封鑲塊(18)和曲面密封槽(8)中靈活滑動(dòng)，密封條(16)、(17)之下部成凸臺狀，使之在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不致甩出，并控制其自由突出高度，必要時(shí)，可在曲面密封槽(8)底部開幾個(gè)小孔(19)，當(dāng)密封條(16)、(17)上下移動(dòng)時(shí)，冷卻油也隨之進(jìn)出，以達(dá)到冷卻曲面密封片(6)的目的。此時(shí)密封槽(8)兩側(cè)應(yīng)開有小槽(20)，內(nèi)充石棉等耐熱材料(21)形成油封。
轉(zhuǎn)子曲面與缸體曲面接觸處的密封，可采用
圖1中A處的單片密封方式、也可用
圖1中B處的雙片密封方式，以提高密封效果，為使進(jìn)氣角提前，減少進(jìn)氣空腔容積(23)，還可適當(dāng)增加轉(zhuǎn)子前密封片(沿運(yùn)動(dòng)方向)的自由突出高度及厚度，增大它與轉(zhuǎn)子長軸線的偏角(22)(即采用前偏置密封)，使進(jìn)氣空腔容積(23)盡可能小。為了簡單、也可采用前偏置單片密封方式。
轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間的密封是保證氣密性的關(guān)鍵所在，由于其接觸點(diǎn)是不斷變動(dòng)的，故本實(shí)用新型采用接續(xù)式密封方式。曲面密封片(6)突出轉(zhuǎn)子(1)曲面一定高度，故轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，某曲面密封片在離轉(zhuǎn)子之間的接觸點(diǎn)前后一段距離內(nèi)，都與相對轉(zhuǎn)子接觸形成密封。轉(zhuǎn)子曲面上按一定間距開有數(shù)條曲面密封槽(8)，槽內(nèi)均嵌上曲面密封片(6)，各槽之間距大小，應(yīng)保證轉(zhuǎn)動(dòng)中當(dāng)一密封片與相對轉(zhuǎn)子脫離接觸前，接續(xù)的密封片已經(jīng)與相對轉(zhuǎn)子接觸，這樣轉(zhuǎn)動(dòng)中始終有一密封片與相對轉(zhuǎn)子接觸，保證密封。如能將曲面密封片(6)間距適當(dāng)縮小，使在轉(zhuǎn)動(dòng)中始終有兩密封片與相對轉(zhuǎn)子接觸，就更能提高密封效果。
轉(zhuǎn)子平面與缸體平面及端蓋間的密封是通過平面密封片(5)來完成的。曲面密封片與相對轉(zhuǎn)子接觸處，相對轉(zhuǎn)子平面邊沿與缸體平面及端蓋間的密封，由包含楔塊(24)、弧狀彈簧(25)和鑲塊(26)的密封楔塊(7)完成。楔塊(24)在弧狀彈簧(25)作用下完成轉(zhuǎn)子與缸體平面及端蓋間的密封；鑲塊(26)則形成了楔塊(24)與平面密封片(5)間的密封。楔塊長度由與其相對的曲面密封片在接觸過程中的相對滑移距離決定。必要時(shí)，可在鑲塊(26)和平面密封片(5)之下設(shè)置一下鑲塊(27)。下鑲塊(27)在弧狀彈簧(28)作用下形成鑲塊(26)及平面密封片(5)和轉(zhuǎn)子(1)間的密封。
端蓋(3)與缸體(2)的緊固、密封是通過以下方式來完成，在端蓋(3)周邊部開一密封槽(30)，槽內(nèi)嵌銅或鋁制成的楔形條(29)，其內(nèi)沿加有帶凹凸紋的銅箔或鋁箔密封墊(31)，在螺栓緊固力作用下，楔形條(29)楔尖處和密封襯墊(31)均被擠平，并密貼端蓋(3)和缸體(2)形成其密封。
本實(shí)用新型的工作原理如
圖10至
圖14所示；當(dāng)轉(zhuǎn)子處于
圖10位置時(shí)，進(jìn)氣空腔(23)充滿高溫高壓氣態(tài)工質(zhì)，工質(zhì)膨脹推動(dòng)轉(zhuǎn)子依次經(jīng)過
圖11、
圖12、
圖13位置。膨脹過程中，通過回氣道(15)使各空腔工質(zhì)壓力均勻。
圖14位置時(shí)，重新充入新工質(zhì)，同時(shí)掃除充氣空腔內(nèi)已膨脹的工質(zhì)，使其從排氣口(13)排出。接著，充氣空腔(23)內(nèi)又充滿高溫高壓工質(zhì)，開始新的膨脹過程。此時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過180℃，故轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈可充入工質(zhì)兩次。
一般來說，從轉(zhuǎn)子缸中排出的工質(zhì)還具有較高的溫度和壓力。為了利用這部分能量，本實(shí)用新型在實(shí)際應(yīng)用中，還可采用多級轉(zhuǎn)子缸組合和轉(zhuǎn)子缸－－透平組合兩類工作系統(tǒng)。
多級轉(zhuǎn)子缸工作系統(tǒng)是由二級以上轉(zhuǎn)子缸組成的，每級的轉(zhuǎn)子缸數(shù)量和進(jìn)氣容積視需要配置從第一級轉(zhuǎn)子缸排出的還有較高溫度和壓力的工質(zhì)，依次進(jìn)入后續(xù)各級轉(zhuǎn)子缸中繼續(xù)膨脹作功。由于工質(zhì)體積增大，后續(xù)各級轉(zhuǎn)子缸應(yīng)相應(yīng)加大進(jìn)氣容積或增加轉(zhuǎn)子缸的數(shù)量。同級轉(zhuǎn)子缸中各轉(zhuǎn)子用軸串聯(lián)。各級轉(zhuǎn)子缸間可用軸直接連接，同步運(yùn)轉(zhuǎn)，也可用齒輪連接，以選擇合適的轉(zhuǎn)速。
轉(zhuǎn)子缸－－透平工作系統(tǒng)則是由一或二級轉(zhuǎn)子缸和透平組合而成。工質(zhì)先在轉(zhuǎn)子缸中膨脹作功，從轉(zhuǎn)子缸排出的還具有較高溫度和壓力的工質(zhì)，先經(jīng)均壓室均壓，以保持進(jìn)入透平的工質(zhì)壓力平穩(wěn)(如工質(zhì)溫度過高，還應(yīng)加入一定量較冷工質(zhì)，使進(jìn)入透平時(shí)工質(zhì)溫度在充許范圍內(nèi))，再進(jìn)入透平推動(dòng)葉輪作功。轉(zhuǎn)子缸與透平用齒輪相連接，以選擇適當(dāng)轉(zhuǎn)速比，亦可用軸直接連接，同步運(yùn)轉(zhuǎn)。
根據(jù)燃燒方式，本實(shí)用新型可用于內(nèi)燃型(包括缸內(nèi)燃和缸外燃)發(fā)動(dòng)機(jī)和外燃型發(fā)動(dòng)機(jī)，它們均可采用多級轉(zhuǎn)子缸或轉(zhuǎn)子缸－－透平工作系統(tǒng)。
內(nèi)燃型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)按其工質(zhì)壓縮方式，可分為活塞式、葉輪式、轉(zhuǎn)子式和混合式。其中混合式根據(jù)不同組合又可分為葉輪－－活塞，－－葉輪－－轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子－－活塞三種方式。
下面僅以轉(zhuǎn)子缸－－透平工作系統(tǒng)、缸內(nèi)燃型、葉輪－－活塞壓氣式發(fā)動(dòng)機(jī)為例，說明內(nèi)燃型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作過程；
空氣經(jīng)葉輪壓氣機(jī)(32)升壓到稍大于均壓室壓力后，一部分空氣經(jīng)分流氣道(33)進(jìn)入均壓室(34)，另一部分空氣進(jìn)入雙動(dòng)式活塞壓氣機(jī)(35)(為減少壓縮功和雙動(dòng)活塞壓氣機(jī)氣缸容積，可設(shè)一壓縮空氣中間冷卻器，將此部分空氣冷卻后送入活塞壓氣機(jī)，但必須保證最終壓縮后，空氣溫度可以順利引燃燃料)?？諝庠陔p動(dòng)活塞壓氣機(jī)(35)中壓縮至規(guī)定壓力后，進(jìn)入轉(zhuǎn)子缸(36)。此時(shí)轉(zhuǎn)子處于
圖14位置，同時(shí)噴入燃料。燃料在轉(zhuǎn)子至
圖10位置時(shí)燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)馀蛎?，推?dòng)轉(zhuǎn)子對外作功。至
圖14這一位置時(shí)，已膨脹的燃?xì)馀懦?。由于從轉(zhuǎn)子缸排出的燃?xì)鉁囟容^高，故先進(jìn)入均壓室(34)與由分流氣道(33)送來的壓縮空氣混合，使燃?xì)饨档胶线m溫度并保持在一定壓力下進(jìn)入透平(37)，推動(dòng)葉輪作功。
本實(shí)用新型作為發(fā)動(dòng)機(jī)的主部件完全消除了往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件，采取了有效密封，并可對工作部件進(jìn)行有效冷卻，故發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及工質(zhì)溫度和壓力均有很大提高，具有工作平穩(wěn)，機(jī)械效率和熱效率高的優(yōu)點(diǎn)。此外本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，且可作為改善現(xiàn)有的各種類型發(fā)動(dòng)機(jī)工況，提高其熱效率的輔助部件，便于推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸，由轉(zhuǎn)子(1)、缸體(2)、端蓋(3)和軸(4)組成，缸體(2)側(cè)部成圓弧交接狀，兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)氣口(12)和排氣口(13)。其特征在于A轉(zhuǎn)子(1)至少為兩個(gè)，其內(nèi)設(shè)有冷卻油道(11)，各轉(zhuǎn)子之間以齒輪相連接；B進(jìn)氣口(12)附近的圓弧段上開有一回氣道(15)；C轉(zhuǎn)子(1)平面上開有平面密封槽(9)和楔塊槽(10)，其內(nèi)分別嵌有平面密封片(5)和密封楔塊(7)，轉(zhuǎn)子(1)曲面上按一定間距開有數(shù)條曲面密封槽(8)，槽內(nèi)均嵌有突出轉(zhuǎn)子曲面一定高度的曲面密封片(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸，其特征在于缸體(2)內(nèi)側(cè)部之圓弧交接處采取突出結(jié)構(gòu)(14)，其頂端有適當(dāng)過渡弧線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸，其特征在于曲面密封片(6)是由密封條(16)(17)采用分段搭接而成，并可在端面密封鑲塊(18)和曲面密封槽(8)中靈活滑動(dòng)，密封條(16)(17)之下部成凸臺狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸，其特征在于曲面密封槽(8)底部開有小孔(19)，槽兩側(cè)開有小槽(20)，其內(nèi)充填石棉等耐熱材料形成油封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸，其特征在于轉(zhuǎn)子(1)曲面與缸體(2)曲面接觸處的曲面密封片(6)采用前偏置密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸，其特征在于密封楔塊(7)構(gòu)成曲面密封片(6)和相對轉(zhuǎn)子(1)接觸處、相對轉(zhuǎn)子平面邊沿與缸體平面及端蓋間的密封，由楔塊(24)、弧狀彈簧(25)和鑲塊(26)組成，楔塊(24)長度由與其相對的曲面密封片(6)在接觸過程中的相對滑移距離決定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸，其特征在于鑲塊(26)和平面密封片(5)之下設(shè)置一下鑲塊(27)，它在弧狀彈簧(28)作用下形成鑲塊(26)及平面密封片(5)和轉(zhuǎn)子(1)之間的密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸，其特征在于端蓋(3)周邊開有一密封槽(30)，槽內(nèi)嵌在銅或鋁制成的楔形條(29)，其內(nèi)緣加有帶凹凸紋的銅箔密封襯墊(31)，在螺栓緊固力作用下，楔形條(29)楔尖處和密封襯墊(31)均被擠平，并密貼端蓋(3)和缸體(2)形成其密封。
專利摘要一種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子缸，由轉(zhuǎn)子、缸體、端蓋和軸構(gòu)成。缸體上有進(jìn)氣口和排氣口，進(jìn)氣口附近開有回氣道；轉(zhuǎn)子內(nèi)有冷卻油道，轉(zhuǎn)子曲面上有曲面密封片，平面上有平面密封片和密封楔塊。本實(shí)用新型由于消除了往復(fù)運(yùn)動(dòng)，采取了有效密封和冷卻，故具有工作平穩(wěn)，機(jī)械效率和熱效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F01C1/00GK2054079SQ8920030
公開日1990年3月7日 申請日期1989年1月3日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月3日
發(fā)明者劉曉魁 申請人:劉曉魁