專利名稱：往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是一種利用轉(zhuǎn)子同軸傳動(dòng)動(dòng)力軸的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)子式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)是指將氣體的膨脹力直接轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)扭矩的一類發(fā)動(dòng)機(jī)，相對(duì)于最常用的往復(fù)式活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)來說，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取消了無用的直線運(yùn)動(dòng)，因而摩擦和能量損失少，能更高效的將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而且零部件少運(yùn)行平穩(wěn)，具有較大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。目前公知的處于實(shí)用階段的利用轉(zhuǎn)子傳動(dòng)動(dòng)力軸的做功裝置如三角活塞旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其做功原理是氣體膨脹壓力作用在與動(dòng)力軸偏心安置的轉(zhuǎn)子的側(cè)面，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，三角轉(zhuǎn)子通過齒數(shù)較多的以其中心為中心的內(nèi)齒圈傳動(dòng)齒數(shù)較少的以動(dòng)力軸中心為中心固定在動(dòng)力軸上的齒輪產(chǎn)生一個(gè)使動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)的切線力，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)。三角轉(zhuǎn)子的中心繞動(dòng)力軸中心公轉(zhuǎn)的同時(shí)，三角轉(zhuǎn)子本身又繞其中心自轉(zhuǎn)。此種發(fā)動(dòng)機(jī)做功單元存在的主要缺點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子不能同軸傳動(dòng)動(dòng)力軸，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生額外的偏心震動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)子偏心運(yùn)動(dòng)的方式使得其在做功時(shí)缸體的一個(gè)區(qū)域受到巨大的沖擊，造成這個(gè)區(qū)域磨損劇烈，磨損的不平衡極大的降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。另外，此類發(fā)動(dòng)機(jī)做功單元(做功單元是指將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的核心結(jié)構(gòu))氣體做功過程中三角轉(zhuǎn)子受膨脹氣體壓力的面積幾乎不變，由于氣體在膨脹做功過程中隨著溫度逐漸降低，壓強(qiáng)逐漸減小，所以作用于轉(zhuǎn)子上的力也逐漸減小，并且膨脹氣體作用于轉(zhuǎn)子上的力分解為一個(gè)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力和一個(gè)指向動(dòng)力軸軸線的力，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，膨脹氣體在做功后期驅(qū)動(dòng)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)的分力逐漸變小，這兩個(gè)因素使膨脹氣體在做功后期驅(qū)動(dòng)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)的切線力大幅減小，而切線力相對(duì)于轉(zhuǎn)軸中線的距離不變，所以驅(qū)動(dòng)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩也大幅減小，當(dāng)力矩減小到不足以維持動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)必要的扭矩時(shí)，氣體結(jié)束做功被排放到環(huán)境中，此時(shí)氣體的溫度還很高，壓強(qiáng)仍高于外界環(huán)境氣壓數(shù)倍。其缺點(diǎn)還在于氣體膨脹做功的后期，驅(qū)使動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩大幅減小，不能使壓強(qiáng)較低的氣體產(chǎn)生足夠的扭矩繼續(xù)做功，不能將燃料的能量進(jìn)行梯級(jí)利用，所以僅有少量的熱能被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，大量的熱能被作為余熱排放到了環(huán)境中，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度和排氣壓強(qiáng)較高，造成燃料利用率不高的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)子與動(dòng)力軸同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可同軸傳動(dòng)動(dòng)力軸，且轉(zhuǎn)子對(duì)缸體磨損平衡的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。其次，本發(fā)明的目的還在于提供一種能將燃料的能量進(jìn)行梯級(jí)利用，燃料利用率很高的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。技術(shù)方案如下
一種往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣體做功單元，所述做功單元包括轉(zhuǎn)子、缸體和滑塞；所述轉(zhuǎn)子主體部分為螺桿狀，所述缸體內(nèi)壁面圍成的型腔與所述轉(zhuǎn)子同軸，所述缸體上設(shè)置有滑槽，所述滑塞放置于所述滑槽和所述轉(zhuǎn)子的螺紋槽內(nèi)，所述滑塞用于阻擋做功氣體通過，所述滑塞沿所述滑槽和所述螺紋槽滑動(dòng)以配合所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)子與動(dòng)力軸同軸安置，所述轉(zhuǎn)子通過單向軸承傳動(dòng)所述動(dòng)力軸。進(jìn)一步所述做功單元包括A端和B端，所述轉(zhuǎn)子的A端與所述滑塞之間的螺紋槽連通做功氣體。進(jìn)一步所述轉(zhuǎn)子的螺紋牙頂面與所述缸體內(nèi)壁面密封接觸。進(jìn)一步所述轉(zhuǎn)子的主體部分為錐形螺桿狀。進(jìn)一步所述滑塞設(shè)置有對(duì)角連接通孔，所述對(duì)角連接通孔用于抵消所述滑塞在所述通孔相連通的兩個(gè)區(qū)域中受到的膨脹氣體的壓力。進(jìn)一步所述滑塞為對(duì)角相通的十字形結(jié)構(gòu)，所述滑塞包括連接軸、第一滑塞塊、第二滑塞塊、第三滑塞塊、第四滑塞塊，所述第一滑塞塊、第二滑塞塊、第三滑塞塊、第四滑塞塊分別固定在所述連接軸上，所述第一滑塞塊和所述第三滑塞塊處在同一個(gè)平面，所述第二滑塞塊和所述第四滑塞塊處在同在一個(gè)平面；所述對(duì)角連接通孔開在所述連接軸上，包括第一對(duì)角連接通孔和第二對(duì)角連接通孔；所述第一對(duì)角連接通孔連通所述第一滑塞塊和所述第二滑塞塊圍成的空間與所述第三滑塞塊和所述第四滑塞塊圍成的空間，所述第二角連接通孔連通所述第一滑塞塊和所述第四滑塞塊圍成的空間與所述第二滑塞塊和所述第三滑塞塊圍成的空間；所述第一滑塞塊安裝在所述滑槽內(nèi)，所述第二滑塞塊、第三滑塞塊和第四滑塞塊安裝在所述螺紋槽內(nèi)；所述第二滑塞塊、第三滑塞塊和第四滑塞塊的外緣與所述螺紋槽的槽壁密封接觸，所述第一滑塞塊的外壁與所述滑槽內(nèi)壁密封接觸；所述滑塞在所述對(duì)角連接通孔連通的兩個(gè)區(qū)域中所受膨脹氣體的有效受力面積相等。進(jìn)一步包括至少兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的做功單元組，每個(gè)做功單元組包括兩個(gè)彼此鏡像的做功單元，所述做功單元包括A端和B端，所述兩個(gè)做功單元轉(zhuǎn)子的B端剛性連接、缸體的B端相互閉合，所述相對(duì)應(yīng)的做功單元組分別驅(qū)動(dòng)兩根動(dòng)力軸，所述兩根動(dòng)力軸通過軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)共同傳動(dòng)輸出軸；所述相對(duì)應(yīng)的做功單元組通過轉(zhuǎn)子聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)相聯(lián)動(dòng)，所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)所述相對(duì)應(yīng)的做功單元組的互相配合工作。進(jìn)一步所述相對(duì)應(yīng)的做功單元組通過潤(rùn)滑油通道彼此相連通。進(jìn)一步所述轉(zhuǎn)子的螺紋牙頂面上設(shè)置有活塞環(huán)，所述活塞環(huán)與所述缸體內(nèi)壁面密封接觸。進(jìn)一步所述轉(zhuǎn)子靠近A端的螺紋槽中產(chǎn)生做功氣體。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的做功裝置的有益效果是1、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。2、轉(zhuǎn)子對(duì)缸體的磨損均衡。3、做功單元內(nèi)效率較高。4、可實(shí)現(xiàn)對(duì)熱能的梯級(jí)利用，提高了燃料的利用率。


圖1為本發(fā)明中氣體做功單元的俯視圖；圖2為本發(fā)明中圖1的B B向剖視圖；圖3為本發(fā)明中發(fā)動(dòng)機(jī)氣體做功單元的立體剖切圖4為本發(fā)明中缸體主視圖；圖5為本發(fā)明中缸體立體圖；圖6為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子主視圖；圖7為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子立體圖；圖8為本發(fā)明中滑塞主視圖；圖9為本發(fā)明中滑塞左視圖；圖10為本發(fā)明中滑塞俯視圖；圖11為本發(fā)明中滑塞軸測(cè)圖；圖12為本發(fā)明中內(nèi)燃機(jī)的簡(jiǎn)易構(gòu)造圖；圖13為本發(fā)明中圖12的立體剖切圖；圖14為本發(fā)明中作為蒸汽機(jī)的簡(jiǎn)易構(gòu)造圖。圖中1、缸體2、轉(zhuǎn)子3、端蓋4、動(dòng)力軸5、滑塞6、單向軸承7、滑槽8、軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)9、潤(rùn)滑油通道10、轉(zhuǎn)子聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)11、輸出軸12、做功單元組13、進(jìn)氣口 14、排氣口 15、軸套16螺紋牙17、螺紋槽18、連接軸19、第一滑塞塊20、第二滑塞塊21、第三滑塞塊22、第四滑塞塊23、第一對(duì)角連接通孔24、第二對(duì)角連接通孔25、輸出主動(dòng)齒輪26、輸出主動(dòng)齒輪27、輸出從動(dòng)齒輪28、聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪29、聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪30、聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪31、聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪32、齒輪軸
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的部分實(shí)施例中，氣體做功單元作為將膨脹氣體的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的核心結(jié)構(gòu)，只有將膨脹氣體(或者稱為做功氣體)通入到做功單元的某一端與滑塞之間的螺紋槽內(nèi)才會(huì)使膨脹氣體能更好的(更節(jié)能的)驅(qū)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，本發(fā)明的部分實(shí)施例中將通入膨脹氣體的一端稱為A端，與A端相對(duì)應(yīng)的另一端稱為B端(如做功單元的轉(zhuǎn)子為柱形螺桿狀則任一端都可作為A端)。本發(fā)明的部分實(shí)施例如作為內(nèi)燃機(jī)，其做功單元可以直接連通燃燒室，將燃燒室中產(chǎn)生的膨脹氣體通入到做功單元A端與滑塞之間的螺紋槽內(nèi)，也可以在A端集成一個(gè)燃燒室，如作為蒸汽機(jī)，則是將膨脹蒸汽通入到做功單元A端與滑塞之間的螺紋槽內(nèi)，使做功單元實(shí)現(xiàn)做功。下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明部分實(shí)施例的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖f 3所示，做功單元包括轉(zhuǎn)子2、缸體I和滑塞5，轉(zhuǎn)子2設(shè)置在缸體I的內(nèi)壁面所圍成的型腔內(nèi)，轉(zhuǎn)子2與動(dòng)力軸4同軸安置并呈錐形螺桿狀，轉(zhuǎn)子2的螺紋牙16的頂面與缸體I內(nèi)壁面密封接觸，且所述缸體I內(nèi)壁面所圍成的型腔與轉(zhuǎn)子2同軸，這樣轉(zhuǎn)子2可以繞自身軸線使螺紋牙16頂面緊貼缸體I內(nèi)壁面在缸體I內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將做功氣體局限在螺紋槽17與缸體I內(nèi)壁所構(gòu)成的通道內(nèi)。缸體I上設(shè)置有滑槽7，滑槽7的內(nèi)壁和缸體I的內(nèi)壁連接，使滑槽7和缸體I內(nèi)壁面所圍成的型腔相通。滑塞5放置于轉(zhuǎn)子2的螺紋槽17內(nèi)，沿滑槽7和螺紋槽17滑動(dòng)，并將缸體I內(nèi)壁與螺紋槽17所構(gòu)成的通道隔斷，起到阻擋螺紋槽17內(nèi)膨脹氣體通過的作用，并通過滑動(dòng)配合轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖4和5所示，缸體I的內(nèi)壁面與轉(zhuǎn)子的螺紋牙16頂面密封接觸，并可使轉(zhuǎn)子2在其內(nèi)繞自身軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然，在本發(fā)明的部分實(shí)施例中轉(zhuǎn)子2的螺紋牙16頂面上如果設(shè)置有活塞環(huán)，則由活塞環(huán)與缸體內(nèi)壁面密封接觸。滑槽7設(shè)置在缸體I上，且滑槽7縱向中線和動(dòng)力軸4軸線在一個(gè)平面上，這就使滑塞5的滑動(dòng)軌跡與轉(zhuǎn)子2軸線處于同一平面?；?在缸體I上是縱向(由做功單元的A端到B端或B端到A端)設(shè)置的，其主要作用是為了約束滑塞5沿缸體縱向運(yùn)動(dòng)，以使滑塞5可以配合轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)，并起到阻擋膨脹氣體的作用?；?決定滑塞5的運(yùn)動(dòng)軌跡，滑槽7的運(yùn)動(dòng)軌跡可以和轉(zhuǎn)子2的軸線不在一個(gè)平面上或呈曲線狀態(tài)，但是優(yōu)化的方式是所述軌跡與轉(zhuǎn)子2的軸線在同一平面并呈直線狀態(tài)。在本優(yōu)選實(shí)施例中，由于轉(zhuǎn)子2為錐形螺桿狀，只有將膨脹氣體通入到做功單元轉(zhuǎn)子截面較小的那一端才能使做功單元更好(更節(jié)能)的實(shí)現(xiàn)做功，即這一端為做功單元的A端。在缸體I的A端設(shè)置有端蓋3，端蓋3上設(shè)置有進(jìn)氣口 13、排氣口 14 (也可以將進(jìn)氣口 13、排氣口 14合并為一個(gè)進(jìn)排氣口)，端蓋3中部開有軸孔，與轉(zhuǎn)子2剛性連接的軸套15從軸孔伸出，軸孔和軸套15密封接觸，軸套15上固定輸出主動(dòng)齒輪25。轉(zhuǎn)子2通過傳動(dòng)單向軸承6 (或者采用飛輪等功能類似的裝置)傳動(dòng)動(dòng)力軸4，本優(yōu)選實(shí)施例中動(dòng)力軸4穿過單向軸承6與轉(zhuǎn)子2，將轉(zhuǎn)子2固定在缸體I的內(nèi)壁面所圍成的型腔內(nèi)。由于設(shè)置有單向軸承6，轉(zhuǎn)子2沿同一方向傳動(dòng)動(dòng)力軸4。本發(fā)明的部分實(shí)施例中，單項(xiàng)軸承6的作用在于，當(dāng)轉(zhuǎn)子2向某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子2帶動(dòng)單向軸承6傳動(dòng)動(dòng)力軸4,當(dāng)轉(zhuǎn)子2向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),單項(xiàng)軸承6不傳動(dòng)動(dòng)力軸4，轉(zhuǎn)子2進(jìn)行空轉(zhuǎn)，如自行車飛輪的工作原理。當(dāng)然，端蓋3也可以和缸體I為一體結(jié)構(gòu)，采用一體澆鑄成型(如端蓋3與缸體I是分體設(shè)計(jì)的，我們也將端蓋3理解為缸體I的一部分)，本發(fā)明的部分實(shí)施例中也可以采用動(dòng)力軸4直接穿過軸孔，動(dòng)力軸4和軸孔密封接觸，這樣可以省去軸套15。如圖6和7所示，轉(zhuǎn)子2的主體部分為錐形螺桿狀，凸起部分為螺紋牙16，凹下去的部分為螺紋槽17，螺旋狀的螺紋牙16和螺紋槽17 —直延伸到轉(zhuǎn)子2的底部，缸體I內(nèi)腔為錐臺(tái)形，以和轉(zhuǎn)子2形狀相適應(yīng)，使轉(zhuǎn)子2的螺紋牙16頂面可以和缸體I內(nèi)壁面密封接觸，并可繞自身軸線在缸體I內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。另外，本發(fā)明的部分實(shí)施例中轉(zhuǎn)子2的外形也可以設(shè)計(jì)為柱狀螺桿形，相應(yīng)的缸體I內(nèi)壁面圍成的型腔為圓柱形?；?的主要作用是阻擋螺紋槽17內(nèi)的膨脹氣體通過，最好使滑塞5的滑動(dòng)軌跡與轉(zhuǎn)子2軸線處于同一平面，并將其設(shè)計(jì)為兩塊板狀物彼此垂直相交的十字形結(jié)構(gòu)，使其外緣與螺紋槽17的槽壁、槽底、缸體2內(nèi)壁及滑槽7內(nèi)壁密封接觸，將缸體I內(nèi)壁與螺紋槽所構(gòu)成的通道阻隔為四個(gè)區(qū)域，為了抵消滑塞5在彼此相通的區(qū)域內(nèi)所受膨脹氣體壓力，滑塞5十字形對(duì)角的兩個(gè)區(qū)域通過連通結(jié)構(gòu)兩兩相通，并使滑塞5構(gòu)成兩個(gè)相通區(qū)域邊界的四個(gè)部分有效受力面積相等，這樣的結(jié)構(gòu)使滑塞5在彼此相通的區(qū)域內(nèi)所受膨脹氣體壓力的合力相等且方向相反，彼此相互抵消。優(yōu)化的方式如圖8 11所示，滑塞5的外形為兩塊板狀物十字交叉形結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)包括連接軸18、第一滑塞塊19、第二滑塞塊20、第三滑塞塊21、第四滑塞塊22，第一滑塞塊19、第二滑塞塊20、第三滑塞塊21、第四滑塞塊22分別固定在連接軸上，第一滑塞塊和第三滑塞塊處在同一個(gè)平面，第二滑塞塊和第四滑塞塊處在同在一個(gè)平面；在連接軸上開有第一對(duì)角連接通孔23和第二對(duì)角連接通孔24，其中，第一對(duì)角連接通孔23連通第一滑塞塊19和第二滑塞塊20圍成的空間與第三滑塞塊21和第四滑塞塊22圍成的空間，第二角連接通孔24連通第一滑塞塊19和第四滑塞塊22圍成的空間與第二滑塞塊20和第三滑塞塊21圍成的空間。第一滑塞塊19安裝在滑槽7內(nèi)，第二滑塞塊、第三滑塞塊和第四滑塞塊安裝在螺紋槽17內(nèi)，并且第二滑塞塊20、第三滑塞塊21和第四滑塞塊22的外壁與螺紋槽17的槽壁密封接觸，第一滑塞塊19的外壁與滑槽7內(nèi)壁密封接觸，將缸體I內(nèi)壁與螺紋槽17所構(gòu)成的通道阻隔為四個(gè)區(qū)域；通過第一對(duì)角連接通孔23和第二對(duì)角連接通孔24使十字交叉形的兩個(gè)區(qū)域相通，并使滑塞5構(gòu)成兩個(gè)相通區(qū)域邊界的四個(gè)部分有效受力面積相等，這樣的結(jié)構(gòu)使滑塞5在彼此相通的區(qū)域(第一對(duì)角通孔連通的兩個(gè)區(qū)域)內(nèi)所受膨脹氣體壓力的合力相等且方向相反，彼此相互抵消。當(dāng)然，滑塞5也可以設(shè)計(jì)為其它形狀，只要能起到阻擋螺紋槽內(nèi)膨脹氣體通過的作用即可。將本發(fā)明的部分實(shí)施例作為內(nèi)燃機(jī)，其做功單元的運(yùn)轉(zhuǎn)方式為燃燒室通過缸體I上的進(jìn)排氣口與做功單元A端相連通，或做功單元A端集成有燃燒室，或者，空氣直接和燃料在轉(zhuǎn)子2靠近A端的部分螺紋槽17內(nèi)燃燒(這種方式則將轉(zhuǎn)子靠近A端的部分螺紋槽視為燃燒室，燃燒室的輔助結(jié)構(gòu)可以參考現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中內(nèi)燃機(jī)的燃燒室進(jìn)行設(shè)置，以使做功單元A端的部分螺紋槽充當(dāng)燃燒室可順利工作)，驅(qū)使轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子2帶動(dòng)單向軸承6傳動(dòng)動(dòng)力軸4輸出動(dòng)力。當(dāng)滑塞5由轉(zhuǎn)子2的A端滑動(dòng)到轉(zhuǎn)子的B端，做功行程(膨脹行程)結(jié)束，燃燒室的排氣門開啟，轉(zhuǎn)子2反向旋轉(zhuǎn)，滑塞5由轉(zhuǎn)子2的B端向A端滑動(dòng)，螺紋槽17內(nèi)完成做功的氣體通過進(jìn)排氣口或直接排入燃燒室，并經(jīng)燃燒室排出(如果空氣直接和燃料在轉(zhuǎn)子2的A端的螺紋槽17內(nèi)燃燒，則空氣通過進(jìn)氣口 13進(jìn)入螺紋槽17內(nèi)，完成做功的氣體通過排氣口 14排出)，此時(shí)轉(zhuǎn)子2帶動(dòng)單向軸承6反向旋轉(zhuǎn)，單向軸承6空轉(zhuǎn)，不對(duì)動(dòng)力軸4產(chǎn)生傳動(dòng)作用。當(dāng)滑塞5由轉(zhuǎn)子2的B端滑動(dòng)到A端完成排氣行程后，燃燒室的排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門開啟，轉(zhuǎn)子2又正向旋轉(zhuǎn)，使滑塞5由轉(zhuǎn)子2的A端滑動(dòng)到B端，燃燒室在負(fù)壓的作用下完成進(jìn)氣行程，進(jìn)氣行程結(jié)束后，燃燒室的進(jìn)氣門和排氣門均關(guān)閉，轉(zhuǎn)子2再反向旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使滑塞5由轉(zhuǎn)子2的B端向A端滑動(dòng)，將氣體壓縮到燃燒室內(nèi)完成壓氣行程，壓氣行程結(jié)束后，燃燒室內(nèi)的氣體燃燒膨脹開始下一個(gè)做功行程。將本發(fā)明的部分實(shí)施例作為蒸汽機(jī)其做功單元的運(yùn)轉(zhuǎn)方式為將膨脹氣體通過缸體I上的進(jìn)氣口 13通入到做功單元A端與滑塞5之間的螺紋槽17內(nèi)，驅(qū)使轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子2帶動(dòng)單向軸承6傳動(dòng)動(dòng)力軸4輸出動(dòng)力。當(dāng)滑塞5滑動(dòng)到轉(zhuǎn)子2的B端，做功行程(膨脹行程)結(jié)束，進(jìn)氣口 13關(guān)閉，排氣口 14開啟，轉(zhuǎn)子2反向旋轉(zhuǎn)，滑塞5由轉(zhuǎn)子2的B端向A端滑動(dòng)，螺紋槽17內(nèi)完成做功的氣體通過缸體I上的排氣口 14被排出，此時(shí)轉(zhuǎn)子2帶動(dòng)單向軸承6反向旋轉(zhuǎn)，單向軸承6空轉(zhuǎn)，不對(duì)動(dòng)力軸4產(chǎn)生傳動(dòng)作用。當(dāng)滑塞5由轉(zhuǎn)子2的B端滑動(dòng)到A端完成排氣行程后，排氣口 14關(guān)閉，進(jìn)氣口 13開啟，膨脹氣體進(jìn)入開始下一個(gè)做功行程。公知的，任何發(fā)動(dòng)機(jī)的做功單元都必須有氣體進(jìn)出的通道，在本發(fā)明的部分實(shí)施例中，如作為內(nèi)燃機(jī)，膨脹氣體產(chǎn)生于燃燒室，其做功單元的缸體I上必定有連通膨脹氣體的通道，這個(gè)通道可以為上述進(jìn)排氣口，做功單元與燃燒室之間通過進(jìn)排氣口進(jìn)出氣體，與外界則通過燃燒室的進(jìn)氣門、排氣門進(jìn)出氣體，也可以直接將燃燒室集成在缸體I的A端(缸體A端的部分螺紋槽充當(dāng)燃燒室也是缸體A端集成燃燒室的一種實(shí)施方式)，使燃燒室與做功單元的A端的螺紋槽呈一體相通的結(jié)構(gòu)。如本發(fā)明的部分實(shí)施例作為蒸汽機(jī)，其做功單元?jiǎng)t是通過缸體I上的進(jìn)氣口 13連通膨脹氣體進(jìn)氣，通過排氣口 14排出做功后的氣體。如圖12和圖13所示，為本發(fā)明作為內(nèi)燃機(jī)的部分實(shí)施例。選用燃燒室連通做功單元A端的方式，做功單元的進(jìn)排氣口(進(jìn)排氣口可以為一個(gè)口)連通燃燒室，做功單元轉(zhuǎn)子2的A端與滑塞5之間的螺紋槽17連通膨脹氣體，轉(zhuǎn)子2的B端與滑塞5之間的螺紋槽17內(nèi)加注有冷卻潤(rùn)滑油。內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)包括兩兩相對(duì)應(yīng)的四個(gè)傳動(dòng)方向相同的做功單元組12，每個(gè)做功單元組12包括兩個(gè)彼此鏡像且連接在一起的做功單元，兩個(gè)做功單元B端的缸體I相閉合，轉(zhuǎn)子2按鏡像方式剛性連接。做功單元組12之間連接有軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8和轉(zhuǎn)子聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10，軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8用于傳動(dòng)輸出軸11輸出動(dòng)力，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10用于實(shí)現(xiàn)四個(gè)做功單元組12的聯(lián)動(dòng)和互相配合工作。本發(fā)明中，鏡像是指以做功單元末端垂直轉(zhuǎn)子4軸線的某個(gè)面為對(duì)稱面，另一個(gè)做功單元與其呈面對(duì)稱狀態(tài)。本優(yōu)選實(shí)施例中，四個(gè)做功單元組12的排列方式為兩根動(dòng)力軸4上分別安裝兩個(gè)做功單元組12,兩根動(dòng)力軸4上的做功單元組12通過軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8彼此相對(duì)應(yīng)的聯(lián)接在一起共同傳動(dòng)輸出軸11。同一根動(dòng)力軸4上的兩個(gè)做功單元組12的轉(zhuǎn)子2通過軸套15剛性連接在一起。兩根動(dòng)力軸4上相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)做功單元組12的缸體B端通過潤(rùn)滑油通道9彼此相連通，B端及潤(rùn)滑油通道9中盛放有潤(rùn)滑油。兩根動(dòng)力軸4上彼此相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)做功單元組12之間分別設(shè)置有軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8，軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8的結(jié)構(gòu)包括輸出主動(dòng)齒輪25、輸出主動(dòng)齒輪26和輸出從動(dòng)齒輪27，輸出主動(dòng)齒輪25和輸出主動(dòng)齒輪26分別固定在兩根動(dòng)力軸4上，輸出從動(dòng)齒輪27固定在輸出軸11上，輸出主動(dòng)齒輪25、輸出從動(dòng)齒輪27和輸出主動(dòng)齒輪26依次嚙合，通過輸出主動(dòng)齒輪25和輸出主動(dòng)齒輪26傳動(dòng)輸出從動(dòng)齒輪27。當(dāng)然，軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8的作用是使轉(zhuǎn)子可以傳動(dòng)輸出軸11，只要能實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)為其它的傳動(dòng)方式及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以。兩根動(dòng)力軸4上的做功單元組12之間設(shè)置有轉(zhuǎn)子聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10，位于兩根動(dòng)力軸4上中間兩個(gè)做功單元A端的軸套15彼此相連接的部位,轉(zhuǎn)子聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10的結(jié)構(gòu)包括聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪28、聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪29、聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪30和聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪31，聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪28和聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪29分別固定在每根動(dòng)力軸上兩個(gè)做功單元A端相連接的軸套15上，在同一根動(dòng)力軸4上兩個(gè)做功單元組12的缸體I的外壁上固定有齒輪軸32，齒輪軸32設(shè)置有軸承，聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪30和聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪31分別安裝在兩個(gè)軸承上；聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪28與靠近的聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪30通過齒輪嚙合，聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪28與遠(yuǎn)離的聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪31通過皮帶傳動(dòng)，聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪29與靠近的聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪31通過齒輪嚙合，聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪29與遠(yuǎn)離的聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪30通過皮帶傳動(dòng)。這樣做的目的是為了通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10使兩根動(dòng)力軸4上的轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。當(dāng)然，只要能實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)為其它聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)或聯(lián)動(dòng)方式也可以。如上所述相對(duì)應(yīng)的做功單元組12共驅(qū)動(dòng)兩根動(dòng)力軸4,并通過軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8使兩根動(dòng)力軸4共同傳動(dòng)輸出軸11，并通過單向軸承6的傳動(dòng)使輸出軸11沿同一方向旋轉(zhuǎn)。本優(yōu)選應(yīng)用實(shí)例中，按照?qǐng)D12、圖13所示的位置關(guān)系，上面和下面的四個(gè)做功單元的轉(zhuǎn)子2可不設(shè)置軸套15，軸套15也不從軸孔伸出；而中間的四個(gè)做功單元的轉(zhuǎn)子2連接有軸套15，并且軸套15從軸孔伸出。這個(gè)設(shè)置是為了使同一根動(dòng)力軸4上的兩個(gè)做功單元組12的轉(zhuǎn)子2連接在一起相聯(lián)動(dòng)，以及便于將聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪28、聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪29固定。如圖14所示，為本發(fā)明作為蒸汽機(jī)的部分實(shí)施例，其結(jié)構(gòu)包括相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)傳動(dòng)方向相同的做功單元組12，做功單元組12之間連接有軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8、潤(rùn)滑油通道9和轉(zhuǎn)子聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10，軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8用于輸出動(dòng)力給輸出軸11，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)做功單元組12聯(lián)動(dòng)和互相配合工作。做功單元A端的缸體或其端蓋上開有進(jìn)氣口 13、排氣口 14。潤(rùn)滑油通道9、轉(zhuǎn)子聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10的結(jié)構(gòu)和圖12和圖13中將本發(fā)明作為內(nèi)燃機(jī)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)類似，當(dāng)然，如果能以油脂潤(rùn)滑則可以取消潤(rùn)滑油通道。軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8的結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)輸出主動(dòng)齒輪25、兩個(gè)輸出主動(dòng)齒輪26和兩個(gè)輸出從動(dòng)齒輪27，做功單元組12兩側(cè)的端蓋3兩側(cè)各設(shè)置一組，并且每組中輸出主動(dòng)齒輪25和輸出主動(dòng)齒輪26分別固定在動(dòng)力軸4上兩側(cè)兩個(gè)做功單元的外端，輸出從動(dòng)齒輪27固定在輸出軸11上，輸出主動(dòng)齒輪25、輸出從動(dòng)齒輪27和輸出主動(dòng)齒輪26依次嚙合，通過輸出主動(dòng)齒輪25和輸出主動(dòng)齒輪26傳動(dòng)輸出從動(dòng)齒輪27。兩根動(dòng)力軸4上的做功單元組12之間設(shè)置有轉(zhuǎn)子聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10，位于兩根動(dòng)力軸4上同側(cè)做功單元A端的軸套15的部位(這里僅在做功單元組的一側(cè)設(shè)置軸套15和聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10，當(dāng)然在做功單元組12的兩側(cè)都可以設(shè)置上述機(jī)構(gòu))，轉(zhuǎn)子聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10的結(jié)構(gòu)包括聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪28、聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪29、聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪30和聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪31，聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪28和聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪29分別固定在每根動(dòng)力軸上做功單元A端的軸套15上，每根動(dòng)力軸4上做功單元組12的缸體I的外壁上固定有齒輪軸32，齒輪軸32設(shè)置有軸承，聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪30和聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪31分別安裝在兩個(gè)軸承上；聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪28與靠近的聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪30通過齒輪嚙合，聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪28與遠(yuǎn)離的聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪31通過皮帶傳動(dòng)，聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪29與靠近的聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪31通過齒輪嚙合,聯(lián)動(dòng)主動(dòng)齒輪29與遠(yuǎn)離的聯(lián)動(dòng)從動(dòng)齒輪30通過皮帶傳動(dòng)。這樣做的目的也是為了通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)使兩根動(dòng)力軸上的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。本發(fā)明的部分實(shí)施例所提供的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子2與動(dòng)力軸4同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可同軸傳動(dòng)輸出軸11，且螺桿狀的轉(zhuǎn)子2其重量在徑向上分布均衡，轉(zhuǎn)子2的運(yùn)轉(zhuǎn)過程幾乎不產(chǎn)生震動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。其次，轉(zhuǎn)子2與缸體I的接觸面與轉(zhuǎn)子2同軸，所以轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)缸體I的磨損平衡。我們知道，物體所受氣體壓力等于氣體壓強(qiáng)與物體受力面積的乘積，當(dāng)膨脹氣體的壓強(qiáng)不變時(shí)，增大做功部件的受力面積可以增大其受力，另外，扭矩等于使軸轉(zhuǎn)動(dòng)的切線力與這個(gè)力到軸中線距離的乘積，切線力相同時(shí)增大這個(gè)力到轉(zhuǎn)軸中線的距離可以增大轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。為了使燃料燃燒所產(chǎn)生的能量得到梯級(jí)利用，在膨脹氣體壓力逐漸減小的過程中，可以通過逐漸增大做功部件(即轉(zhuǎn)子2)受膨脹氣體壓力的受力面積，以及增大驅(qū)使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的切線力與轉(zhuǎn)軸(即動(dòng)力軸4)中線之間的距離來得到足夠的扭矩，使較低壓強(qiáng)的氣體能夠產(chǎn)生足夠大的扭矩做功，從而提高燃料的利用率。用數(shù)學(xué)公式來表示N=FL=kPSL式中N為扭矩，F(xiàn)為膨脹氣體作用于轉(zhuǎn)子2上產(chǎn)生的使轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)的切線力，L為切線力到轉(zhuǎn)子2軸線的距離，k為常數(shù)，P為膨脹氣體的壓強(qiáng)，S為轉(zhuǎn)子受膨脹氣體的有效受力面積。從上述公式可以看出，因?yàn)镾L的積不斷增大，所以N不會(huì)隨著P的減小而線性減小，當(dāng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力軸4轉(zhuǎn)動(dòng)的最小扭矩N的值恒定時(shí)，P的最小值可以很小，也就是排氣壓強(qiáng)可以很小，這樣就達(dá)到了降低排氣壓強(qiáng)的目的，實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃?xì)饽芰康奶菁?jí)利用。本發(fā)明的部分實(shí)施例所提供的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)其氣體做功單元包括主體為錐形螺桿狀的轉(zhuǎn)子2以及與之配套的缸體I和滑塞5，轉(zhuǎn)子2主體部分的螺紋牙16與缸體I壁面密封接觸，且轉(zhuǎn)子2可繞自身軸線在缸體I內(nèi)壁面圍成的型腔內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，做功單元的A端連通膨脹氣體。這樣的結(jié)構(gòu)使得膨脹氣體只能沿螺紋槽17膨脹，由于螺紋槽17的槽壁是一個(gè)斜面，膨脹氣體作用于螺紋槽17上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)使轉(zhuǎn)子2繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的切線力。在螺紋槽17中置放一個(gè)滑塞5起到阻擋膨脹氣體通過并促使其作用于轉(zhuǎn)子2上驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子
2做功的作用。在缸體I上設(shè)置一個(gè)縱向的滑槽7，并使滑塞5沿螺紋槽17和滑槽7滑動(dòng)，可以使滑塞5在轉(zhuǎn)子2不發(fā)生軸向移動(dòng)的情況下通過滑動(dòng)配合轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)?；?設(shè)計(jì)為兩塊板狀物彼此垂直相交的十字形結(jié)構(gòu)，使其外緣與螺紋槽17槽壁、槽底、缸體I內(nèi)壁及滑槽7內(nèi)壁密封接觸，將缸體I內(nèi)壁與螺紋槽17所構(gòu)成的通道阻隔為四個(gè)區(qū)域，對(duì)角的兩個(gè)區(qū)域兩兩相通，并使滑塞5構(gòu)成兩個(gè)相通區(qū)域邊界的四個(gè)部分有效受力面積相等。這種結(jié)構(gòu)使得滑塞5對(duì)角的兩個(gè)區(qū)域內(nèi)氣壓相等，膨脹氣體的壓力能同時(shí)作用于滑塞5構(gòu)成這兩個(gè)區(qū)域邊界的四個(gè)部分上，使滑塞5受膨脹氣體壓力大小相等、方向相反，彼此相互抵消，從而使滑塞5總體上受力平衡，不因受膨脹力與做功單元其他部件產(chǎn)生額外的摩擦力，消除了做功單元內(nèi)不必要的磨損，提高了做功單元的內(nèi)效率。而錐形螺桿狀的轉(zhuǎn)子I由截面小的一端(A端)到截面大的一端(B端)螺紋槽17的槽壁的表面積以及離軸線的距離逐漸增大，在相同的氣壓下力矩也逐漸增大，這樣的結(jié)構(gòu)可以使作用于其上的壓強(qiáng)逐漸減小的膨脹氣體能夠產(chǎn)生足夠大的扭矩做功，從而可以實(shí)現(xiàn)將膨脹氣體的能量梯級(jí)利用的目的。在熱機(jī)產(chǎn)生的一百多年間，世界范圍內(nèi)使用的所有類型的變?nèi)菔綗釞C(jī)均不能夠?qū)⑷剂纤a(chǎn)生的能量進(jìn)行梯級(jí)利用，在使用能源的過程中僅利用了其中的一小部分，而將大部分的能源以余熱的方式浪費(fèi)掉了，其原因就在于不能使較低壓力的膨脹氣體產(chǎn)生足夠的扭矩做功。本發(fā)明的創(chuàng)造性在于改變了熱能的利用方式，使較低壓力的氣體也能產(chǎn)生足夠的扭矩做功，從而使燃料大部分的能量能夠得到有效利用。氣體的膨脹力作用于轉(zhuǎn)子2上還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軸向力，為此本發(fā)明的部分實(shí)施例提供的方案是使每個(gè)做功單元組12包括兩個(gè)彼此鏡像的做功單元，這兩個(gè)做功單元的轉(zhuǎn)子2按鏡像方式剛性連接，使其在膨脹行程中傳動(dòng)方向相同而產(chǎn)生的軸向力方向相反，以此來抵消軸向力。為了使氣體做功單元有效的運(yùn)轉(zhuǎn)起來，就要使滑塞5在氣體完成做功后回到原來的位置，也就需要使滑塞5沿其軌跡反向運(yùn)動(dòng)，由于滑塞5是由轉(zhuǎn)子2推動(dòng)配合轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)的，這就需要轉(zhuǎn)子2在做功行程結(jié)束后反向旋轉(zhuǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的部分實(shí)施例設(shè)置了兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的做功單元組12，兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的做功單元組12可以通過轉(zhuǎn)子聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10相聯(lián)動(dòng)。當(dāng)一個(gè)做功單元組12進(jìn)行膨脹行程時(shí)，滑塞5由轉(zhuǎn)子的A端滑動(dòng)到B端，與之相對(duì)應(yīng)的另一個(gè)做功單元組12的轉(zhuǎn)子2聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行排氣行程或壓縮行程將滑塞5由轉(zhuǎn)子的B端推到轉(zhuǎn)子的A端，當(dāng)另一個(gè)做功單元組12的滑塞5到達(dá)轉(zhuǎn)子A端進(jìn)行膨脹行程時(shí)，又會(huì)帶動(dòng)前述與之相對(duì)應(yīng)的做功單元組12的轉(zhuǎn)子反方向旋轉(zhuǎn)，將滑塞5推動(dòng)到轉(zhuǎn)子的A端。兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的做功單元組12交替進(jìn)行膨脹行程，使其轉(zhuǎn)子2交替進(jìn)行正向和反向往復(fù)旋轉(zhuǎn)，從而推動(dòng)滑塞5在轉(zhuǎn)子的B端和A端之間往復(fù)滑動(dòng)，使做功單元平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)起來。由于轉(zhuǎn)子2需要反向旋轉(zhuǎn)，在此過程中不能與動(dòng)力軸4發(fā)生傳動(dòng)作用，所以設(shè)置單向軸承6來使轉(zhuǎn)子傳動(dòng)動(dòng)力軸4。單向軸承6的作用在于，轉(zhuǎn)子2沿某一方向旋轉(zhuǎn)的時(shí)候傳動(dòng)動(dòng)力軸4，而在反向旋轉(zhuǎn)的時(shí)候不與動(dòng)力軸4發(fā)生傳動(dòng)作用，進(jìn)行空轉(zhuǎn)，類似于自行車飛輪的工作原理。在轉(zhuǎn)子截面較大的一端(B端)與滑塞5之間的螺紋槽17內(nèi)加注潤(rùn)滑油，使相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)做功單元組12通過潤(rùn)滑油通道9彼此相通，可以使?jié)櫥驮趦蓚€(gè)相對(duì)應(yīng)的做功單元組12中往復(fù)流動(dòng)，對(duì)做功單元起到潤(rùn)滑和冷卻的作用。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)合理、布局緊湊，本發(fā)明的部分實(shí)施例使相對(duì)應(yīng)的做功單元組12分別驅(qū)動(dòng)兩根動(dòng)力軸4，并通過軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8使兩根動(dòng)力軸4共同傳動(dòng)輸出軸11，使輸出軸11沿同一方向旋轉(zhuǎn)。這樣，相對(duì)應(yīng)的做功單元組12通過單向軸承6交替?zhèn)鲃?dòng)動(dòng)力軸4，兩根動(dòng)力軸4交替?zhèn)鲃?dòng)輸出軸11，使輸出軸11對(duì)外輸出動(dòng)力。本發(fā)明的部分實(shí)施例作為內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行方式圖13中，做功單元中膨脹氣體沿螺紋槽17膨脹，被滑塞5阻擋，壓力作用于螺紋槽17的槽壁上驅(qū)使轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)動(dòng)力軸4旋轉(zhuǎn)做功。當(dāng)一個(gè)做功單元組12進(jìn)行膨脹行程時(shí)，其滑塞5沿滑槽由做功單元的A端滑動(dòng)到B端，與其同軸的另一個(gè)做功單元組12的轉(zhuǎn)子2同向轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)滑塞5也由做功單元的A端滑動(dòng)到B端，進(jìn)行吸氣行程，而另一根動(dòng)力軸4上的兩個(gè)做功單元組12的轉(zhuǎn)子2在聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10的作用下反向旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)滑塞5由做功單元的B端滑動(dòng)到A端，分別進(jìn)行排氣和壓縮行程。當(dāng)另一根動(dòng)力軸4上的做功單元組12結(jié)束壓縮行程進(jìn)行膨脹行程時(shí)，所有轉(zhuǎn)子2均向上一行程旋轉(zhuǎn)方向的反向旋轉(zhuǎn)，使所有做功單元組12按照排氣、吸氣、壓縮、膨脹的順序依次進(jìn)行下一個(gè)行程，與往復(fù)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)類似，四個(gè)做功單元組12依次交替進(jìn)行膨脹、排氣、吸氣、壓縮四個(gè)行程。在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，做功單元的轉(zhuǎn)子2不斷進(jìn)行正向和反向往復(fù)旋轉(zhuǎn)，并通過單向軸承6傳動(dòng)動(dòng)力軸4使其沿固定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。兩根動(dòng)力軸4通過軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8共同傳動(dòng)輸出軸11，使其沿同一方向旋轉(zhuǎn)輸出動(dòng)力。與此同時(shí)，冷卻潤(rùn)滑油通過潤(rùn)滑油通道9在相對(duì)應(yīng)的做功單元組中往復(fù)流動(dòng)，起到冷卻和潤(rùn)滑做功單元的作用。當(dāng)然，本發(fā)明作為內(nèi)燃機(jī)的實(shí)施例不只限定為四個(gè)做功單元組12，為了增強(qiáng)動(dòng)力也可以在兩根動(dòng)力軸4上疊加更多的做功單元組12。本發(fā)明的部分實(shí)施例作為蒸汽機(jī)時(shí)包括兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的做功單元組12，依次交替進(jìn)行膨脹、排氣兩個(gè)行程，其運(yùn)轉(zhuǎn)方式與上述內(nèi)燃機(jī)的方式類似，具體為當(dāng)一個(gè)做功單元組12進(jìn)行膨脹行程時(shí)，其滑塞5沿滑槽由轉(zhuǎn)子2截面較小的一端滑動(dòng)到轉(zhuǎn)子2截面較大的一端，而另一根動(dòng)力軸4上的做功單元組12的轉(zhuǎn)子2在聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)10的作用下反向旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)滑塞5由轉(zhuǎn)子2截面較大的一端滑動(dòng)到轉(zhuǎn)子2截面較小的一端，進(jìn)行排氣行程。當(dāng)另一根動(dòng)力軸4上的做功單元組12結(jié)束排氣行程進(jìn)行膨脹行程時(shí)，所有轉(zhuǎn)子2均向上一行程旋轉(zhuǎn)方向的反向旋轉(zhuǎn)，使兩個(gè)做功單元組12按照排氣、膨脹的順序交替進(jìn)行下一個(gè)行程。同樣，本發(fā)明的實(shí)施例作為蒸汽機(jī)不只限定為兩個(gè)做功單元組12，為了增強(qiáng)動(dòng)力也可以在兩根動(dòng)力軸4上疊加更多的做功單元組12。使本發(fā)明所述發(fā)動(dòng)機(jī)有效運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵在于，作為運(yùn)動(dòng)部件之一的滑塞5為對(duì)角相通的十字形結(jié)構(gòu)，氣體的膨脹力能同時(shí)作用于對(duì)角相通的兩個(gè)空間內(nèi)，且構(gòu)成十字形的四個(gè)部分有效受力面積相等，使得滑塞5各部分所受膨脹氣體的壓力相等且相互抵消，總體受力平衡，不因受膨脹力與做功單元中的其他部分產(chǎn)生額外的摩擦，氣體膨脹的壓力僅對(duì)對(duì)外做功的轉(zhuǎn)子2發(fā)生作用，從而確保了做功單元較高的內(nèi)效率。以上所述轉(zhuǎn)子主體部分是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)化能量(將膨脹氣體的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能)的部分。所述密封接觸是指相互接觸時(shí)接觸面緊貼對(duì)方并能在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)阻止流體通過的接觸方式(在本發(fā)明的部分實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子的螺紋牙頂面上如果設(shè)置有活塞環(huán)或功能類似的裝置，則由活塞環(huán)或與其功能類似的裝置與缸體內(nèi)壁面密封接觸，所述活塞環(huán)的功能與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)中活塞環(huán)的功能相同)。螺桿是指利用本身的螺紋(螺紋軸向延伸)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的機(jī)械結(jié)構(gòu)，螺桿狀是指其外觀形狀如螺桿。錐形螺桿是指螺紋外徑沿軸線某一方向逐漸增大的螺桿，錐形螺桿狀是指其外形如錐形螺桿。缸體內(nèi)壁面是指與轉(zhuǎn)子2主體部分螺紋牙16頂面密封接觸的缸體壁面。對(duì)應(yīng)的區(qū)域是指受氣體壓力時(shí)受力相互抵消的區(qū)域，有效受力面積是指在垂直所受膨脹氣體合力方向的平面上的投影面積。行程是指吸氣、壓縮、膨脹、排氣四個(gè)過程中的某一過程。所述相對(duì)應(yīng)的做功單元組12是指兩根動(dòng)力軸上同側(cè)位置的做功單元組。以上對(duì)本發(fā)明所提供的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的部分實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的部分實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
和應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，例如構(gòu)成做功單元組的兩個(gè)做功單元可以是轉(zhuǎn)子A端剛性連接彼此鏡像安置的方式，這也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，綜上所述，本發(fā)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，包括做功單元，其特征在于，所述做功單元包括轉(zhuǎn)子、缸體和滑塞；所述轉(zhuǎn)子主體部分為螺桿狀，所述缸體內(nèi)壁面圍成的型腔與所述轉(zhuǎn)子同軸，所述缸體上設(shè)置有滑槽，所述滑塞放置于所述滑槽和所述轉(zhuǎn)子的螺紋槽內(nèi)，所述滑塞用于阻擋做功氣體通過，所述滑塞沿所述滑槽和所述螺紋槽滑動(dòng)以配合所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)子與動(dòng)力軸同軸安置，所述轉(zhuǎn)子通過單向軸承傳動(dòng)所述動(dòng)力軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述做功單元包括A端和B端，所述轉(zhuǎn)子的A端與所述滑塞之間的螺紋槽連通做功氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的螺紋牙頂面與所述缸體內(nèi)壁面密封接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的主體部分為錐形螺桿狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述滑塞設(shè)置有對(duì)角連接通孔，所述對(duì)角連接通孔用于抵消所述滑塞在所述通孔相連通的兩個(gè)區(qū)域中受到的膨脹氣體的壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述滑塞為對(duì)角相通的十字形結(jié)構(gòu)，所述滑塞包括連接軸、第一滑塞塊、第二滑塞塊、第三滑塞塊、第四滑塞塊，所述第一滑塞塊、第二滑塞塊、第三滑塞塊、第四滑塞塊分別固定在所述連接軸上，所述第一滑塞塊和所述第三滑塞塊處在同一個(gè)平面，所述第二滑塞塊和所述第四滑塞塊處在同在一個(gè)平面；所述對(duì)角連接通孔開在所述連接軸上，包括第一對(duì)角連接通孔和第二對(duì)角連接通孔；所述第一對(duì)角連接通孔連通所述第一滑塞塊和所述第二滑塞塊圍成的空間與所述第三滑塞塊和所述第四滑塞塊圍成的空間，所述第二角連接通孔連通所述第一滑塞塊和所述第四滑塞塊圍成的空間與所述第二滑塞塊和所述第三滑塞塊圍成的空間；所述第一滑塞塊安裝在所述滑槽內(nèi)，所述第二滑塞塊、第三滑塞塊和第四滑塞塊安裝在所述螺紋槽內(nèi)；所述第二滑塞塊、第三滑塞塊和第四滑塞塊的外緣與所述螺紋槽的槽壁密封接觸，所述第一滑塞塊的外壁與所述滑槽內(nèi)壁密封接觸；所述滑塞在所述對(duì)角連接通孔連通的兩個(gè)區(qū)域中所受膨脹氣體的有效受力面積相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括至少兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的做功單元組，每個(gè)做功單元組包括兩個(gè)彼此鏡像的做功單元，所述做功單元包括A端和B端，所述兩個(gè)做功單元轉(zhuǎn)子的B端剛性連接、缸體的B端相互閉合，所述相對(duì)應(yīng)的做功單元組分別驅(qū)動(dòng)兩根動(dòng)力軸，所述兩根動(dòng)力軸通過軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)共同傳動(dòng)輸出軸；所述相對(duì)應(yīng)的做功單元組通過轉(zhuǎn)子聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)相聯(lián)動(dòng)，所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)所述相對(duì)應(yīng)的做功單元組的互相配合工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述相對(duì)應(yīng)的做功單元組通過潤(rùn)滑油通道彼此相連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子的螺紋牙頂面上設(shè)置有活塞環(huán)，所述活塞環(huán)與所述缸體內(nèi)壁面密封接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子靠近A端的螺紋槽中產(chǎn)生做功氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣體做功單元，所述做功單元包括轉(zhuǎn)子、缸體和滑塞。本發(fā)明往復(fù)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子與動(dòng)力軸同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并且能將燃料的能量進(jìn)行梯級(jí)利用，所以提高了燃料利用率。
文檔編號(hào)F02B55/02GK103016142SQ201210520688
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者齊永軍 申請(qǐng)人:齊永軍