新型發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型發(fā)動機(jī),其主要結(jié)構(gòu)包括:圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體、螺旋筋板、固定盤、耦合轉(zhuǎn)子、噴射裝置、點火裝置、排氣裝置等;其中圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體是一個有圓環(huán)形空腔的轉(zhuǎn)動缸體,圓環(huán)形空腔的軸面剖視圖形狀為圓形,螺旋筋板位于圓環(huán)形空腔內(nèi),沿圓環(huán)形空腔的圓弧表面分布,并與圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體聯(lián)結(jié)為一體,組成圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體,圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體沿圓環(huán)形空腔開有缸體環(huán)槽,固定盤位于缸體環(huán)槽中,并固定在發(fā)動機(jī)機(jī)體上;耦合轉(zhuǎn)子安裝在固定盤上,位于圓環(huán)形空腔內(nèi),耦合轉(zhuǎn)子的外徑邊緣與圓環(huán)形空腔的內(nèi)表面形成機(jī)械配合。
【專利說明】新型發(fā)動機(jī)發(fā)明領(lǐng)域:
[0001]本發(fā)明涉及一種新型發(fā)動機(jī),進(jìn)一步涉及燃?xì)廨啓C(jī)。
[0002]發(fā)明背景:
[0003]本發(fā)明涉及一種新型發(fā)動機(jī),可廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸行業(yè)、工程機(jī)械、發(fā)電機(jī)組、大型輪船、飛機(jī)、極速賽車等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。
[0004]現(xiàn)有普遍采用發(fā)動機(jī)有直線往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī),而直線往復(fù)活塞式一般是直線往復(fù)二沖程或四沖程工作形式。其中只有一個沖程是動力輸出狀態(tài),其它沖程均為動力損耗狀態(tài)。作為燃燒室產(chǎn)生動力的施壓區(qū)和作為吸入空氣、壓縮空氣、排出廢汽的三個動力損耗的卸壓區(qū),都在同一個缸體內(nèi)交替出現(xiàn)?;钊捌渫茥U處于不斷加速、減速、停止、再加速、減速、停止的間歇性循環(huán)中,因此在大功率應(yīng)用場合,會產(chǎn)生巨大的噪音和強(qiáng)烈的震動,其功率密度小,使得在大功率應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。
[0005]燃?xì)廨啓C(jī)的主要優(yōu)點是小而輕,功率密度大,用于船等運(yùn)輸機(jī)械時,既可節(jié)省空間,也可裝備功率更大的燃?xì)廨啓C(jī)以提高船的速度,但是其缺點是效率不夠高,在部分負(fù)荷下效率下降快,空載時的燃料消耗量高,在中小功率應(yīng)用領(lǐng)域,例如卡車、轎車等燃油消耗率高。
[0006]本發(fā)明提供了一種全新的技術(shù)方案,具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、效率高的特點,也具有燃汽輪機(jī)的燃燒介質(zhì)連續(xù)燃燒所具有的高轉(zhuǎn)速、高扭矩和大功率的特點,同時還具有高壓力輸入、無壓力或低壓力排放的特點,在低壓力輸入時同樣提供高的效率轉(zhuǎn)換。
[0007]關(guān)于本發(fā)明專利敘述中的名詞解釋:
[0008]1.轉(zhuǎn)動軸線:轉(zhuǎn)動體或旋轉(zhuǎn)空間的轉(zhuǎn)動軸線。如圖1、圖4、圖7和圖9中的轉(zhuǎn)動軸線O。
[0009]2.旋轉(zhuǎn)面視圖和旋轉(zhuǎn)面剖視圖:與轉(zhuǎn)動線相垂直的平面上投影所得的視圖。如圖9的左側(cè)視圖。
[0010]3.軸面剖視圖:與轉(zhuǎn)動軸線相重合的平面上剖切所得的視圖。如圖1、圖4和圖7所示。
[0011]4.圓環(huán)軸線:軸面剖視圖為圓形的三維體圓環(huán),其圓環(huán)的環(huán)繞軸線,如圖1、和圖9中的軸線Q。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0012]本發(fā)明涉及一種新型發(fā)動機(jī),其主要結(jié)構(gòu)包括:圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體、螺旋筋板、固定盤、耦合轉(zhuǎn)子、噴射裝置、點火裝置、排氣裝置等;其中圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體是一個有圓環(huán)形空腔的轉(zhuǎn)動缸體,圓環(huán)形空腔的軸面剖視圖形狀為圓形,螺旋筋板位于圓環(huán)形空腔內(nèi),沿圓環(huán)形空腔的圓弧表面分布,并與圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體聯(lián)結(jié)為一體,組成圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體,圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體沿圓環(huán)形空腔開有缸體環(huán)槽,固定盤位于缸體環(huán)槽中,并固定在發(fā)動機(jī)機(jī)體上;耦合轉(zhuǎn)子安裝在固定盤上,位于圓環(huán)形空腔內(nèi),耦合轉(zhuǎn)子的外徑邊緣與圓環(huán)形空腔的內(nèi)表面形成機(jī)械配合,其轉(zhuǎn)動軸線與固定盤轉(zhuǎn)動軸線垂直,并與圓環(huán)形空腔的圓環(huán)軸線相切,耦合轉(zhuǎn)子沿半徑方向開有耦合槽,螺旋筋板可以穿過耦合槽,當(dāng)耦合轉(zhuǎn)子和固定盤與圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時,螺旋筋板與耦合槽的滑動嚙合推動耦合轉(zhuǎn)子圍繞自身轉(zhuǎn)動軸線自轉(zhuǎn);螺旋筋板沿圓環(huán)形空腔的圓弧表面分布,使得圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體與固定盤產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動并以均勻轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時,耦合轉(zhuǎn)子因耦合槽與螺旋筋板的滑動嚙合而圍繞自身轉(zhuǎn)動軸線以均勻轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn);
[0013]螺旋筋板的起始端位于固定盤的一側(cè),并與耦合轉(zhuǎn)子的耦合槽開始滑動嚙合,隨著圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體與固定盤之間的相對轉(zhuǎn)動,耦合轉(zhuǎn)子在螺旋筋板的推力作用下自轉(zhuǎn),到達(dá)固定盤另一側(cè)的螺旋筋板的終止端,則螺旋筋板與耦合槽脫離嚙合,并繼續(xù)轉(zhuǎn)動,回到螺旋筋板的起始端一側(cè),又開始下一次的滑動嚙合;耦合轉(zhuǎn)子將圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體的圓弧面、固定盤、螺旋筋板三者之間的空間分隔成高壓區(qū)和低壓區(qū)。
[0014]發(fā)動機(jī)由至少二個共軸的圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體組成,其中至少一個圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體為壓氣機(jī),其中至少一個圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體為動力產(chǎn)生缸體;壓氣機(jī)固定盤一側(cè)的低壓區(qū)吸入空氣,另一側(cè)的高壓區(qū)將空氣壓縮并輸向動力產(chǎn)生缸體;動力產(chǎn)生缸體的圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體由固定盤的一側(cè)形成高壓區(qū),在高壓區(qū)壓縮空氣和燃燒介質(zhì)燃燒膨脹產(chǎn)生的壓力作用在圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體上,推動圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體轉(zhuǎn)動并輸出動力。
[0015]發(fā)動機(jī)為連續(xù)燃燒工作方式,噴射裝置向壓氣機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣中連續(xù)地噴射燃燒介質(zhì),點火裝置位于噴射裝置附近并用于發(fā)動機(jī)的點火啟動,排氣裝置位于動力產(chǎn)生缸體的固定盤附近的低壓區(qū)后側(cè);在壓氣機(jī)和動力產(chǎn)生缸體之間設(shè)有燃燒室,噴射裝置和點火裝置位于燃燒室區(qū)域。
[0016]單個的圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體內(nèi),可以裝有多個螺旋筋板和多個耦合轉(zhuǎn)子;多個螺旋筋板可以并聯(lián)排布也可以串聯(lián)排布;多個耦合轉(zhuǎn)子以固定盤的軸線為對稱軸對稱排布;發(fā)動機(jī)擁有多個動力產(chǎn)生缸體時,其中一個或多個動力產(chǎn)生缸體與壓氣機(jī)聯(lián)為一體,向壓氣機(jī)提供壓縮空氣所需的動力,而其余的一個或多個動力產(chǎn)生缸體輸出動力。
[0017]本發(fā)明所涉及的發(fā)動機(jī),圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體受燃燒介質(zhì)的膨脹產(chǎn)生的壓力直接變成傳動軸的扭力。動力缸體所承受的壓力及溫度都比較均衡,其輸出功率因作功行程長而增大;整個系統(tǒng)沒有曲軸、活塞及推桿,因此在高轉(zhuǎn)速條件下,機(jī)構(gòu)噪音小、震動輕微,工作穩(wěn)定性好,可靠性高,與現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)相比有高的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
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[0018]圖1本發(fā)明實施例之一的剖視圖
[0019]圖2圖1所示實施例轉(zhuǎn)子和固定盤組合示意圖
[0020]圖3圖1所示實施例的工作原理簡圖
[0021]圖4本發(fā)明實施例之二的剖視圖
[0022]圖5圖4所示實施例的轉(zhuǎn)子視圖
[0023]圖6圖4所示實施例的工作原理簡圖
[0024]圖7本發(fā)明實施例之三的視圖
[0025]圖8圖7所示實施例的固定盤組件視圖
[0026]圖9本發(fā)明實施例之四的視圖
[0027]圖10圖9所示實施例的工作原理簡圖
[0028]圖11螺旋筋板的排列方式之一的示意圖
[0029]圖12多缸體組合的實施例之一的剖視圖
[0030]圖13多缸體組合的實施例之二的剖視圖
[0031]圖14多缸體組合的實施例之三的剖視圖
[0032]在本發(fā)明專利的【專利附圖】
【附圖說明】中,圖示的零部件的結(jié)構(gòu)、尺寸及形狀并不代表實際的零部件的結(jié)構(gòu)、尺寸及形狀,也不代表零部件之間的實際大小比例關(guān)系,圖示只是用簡明的方式對本發(fā)明實施例予以說明。
[0033]圖1顯示了本發(fā)明實施例之一的軸面剖視圖,圖2顯示了本實施例的固定盤和耦合轉(zhuǎn)子組合體的三維視圖。其結(jié)構(gòu)包括圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體GT、螺旋筋板LJ、固定盤P、耦合轉(zhuǎn)子C。圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體GT是一個有圓環(huán)形空腔K的轉(zhuǎn)動缸體,其圓環(huán)形空腔的軸面剖視圖形狀為圓形;圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體GT沿圓環(huán)形空腔K開有缸體環(huán)槽,固定盤P位于缸體環(huán)槽內(nèi)并固定在發(fā)動機(jī)的機(jī)體上;螺旋筋板LJ位于圓環(huán)形空腔K中,沿K的圓弧面分布,并與圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體GT聯(lián)結(jié)成一體組成圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體;耦合轉(zhuǎn)子C安裝在固定盤P上,并位于圓環(huán)形空腔K內(nèi),耦合轉(zhuǎn)子C的外圓邊緣與圓環(huán)形空腔K的內(nèi)表面形成機(jī)械配合,也就是說它們之間的配合可以是大的間隙配合,也可以是小的間隙配合或接觸配合,耦合轉(zhuǎn)子C的轉(zhuǎn)動軸線R與固定盤P的軸線O相垂直,并與圓環(huán)形空腔K的圓環(huán)軸線Q相切;耦合轉(zhuǎn)子C沿半徑方向開有耦合槽(如圖2所示),螺旋筋板LJ可以穿過耦合槽,隨著圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體GT的轉(zhuǎn)動,螺旋筋板LJ與耦合槽發(fā)生滑動嚙合,并推動耦合轉(zhuǎn)子C圍繞自身轉(zhuǎn)動軸線R自轉(zhuǎn)。螺旋筋板LJ沿圓環(huán)形空腔K的圓弧面分布,使得圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體GT以均勻速度轉(zhuǎn)動時,耦合轉(zhuǎn)子C因耦合槽與螺旋筋板LJ的滑動嚙合而圍繞自身轉(zhuǎn)動軸線R以均勻轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)。
[0034]如果設(shè)定耦合轉(zhuǎn)子按圖1所示的方向旋轉(zhuǎn),則耦合轉(zhuǎn)子C與螺旋筋板LJ的起始端從固定盤P的左側(cè)開始嚙合,隨著圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體GT的轉(zhuǎn)動,耦合轉(zhuǎn)子C在螺旋筋板LJ的推動力作用下自轉(zhuǎn)約一周到達(dá)固定盤P的右側(cè)的螺旋筋板LJ的終止端,則耦合槽與螺旋筋板LJ脫離嚙合;耦合槽隨耦合轉(zhuǎn)子C的自轉(zhuǎn)又回到固定盤P的左側(cè),與螺旋筋板LJ的起始端開始下一個嚙合過程。耦合轉(zhuǎn)子C將圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體GT的圓弧面、固定盤P和螺旋筋板LJ三者之間的空間分隔為高壓區(qū)和低壓區(qū)。如果作為動力產(chǎn)生缸體,則缸體GT在固定盤P的左側(cè)開始形成高壓區(qū),高壓區(qū)充滿壓縮空氣和燃燒介質(zhì)混合后燃燒膨脹從固定盤左側(cè)的開孔V進(jìn)入,壓力作用在耦合轉(zhuǎn)子C和缸體GT上,推動缸體GT圍繞轉(zhuǎn)動軸線O旋轉(zhuǎn),從而輸出動力;在固定盤右側(cè)的低壓區(qū),燃燒之后已經(jīng)推動缸體GT旋轉(zhuǎn)做功的氣體從開孔E擠壓排出。如果作為壓氣機(jī),則缸體GT在固定盤P的左側(cè)開孔V開始吸入空氣,并將固定盤P右側(cè)的空氣進(jìn)行壓縮,從而形成高壓區(qū),高壓區(qū)充滿壓縮空氣在缸體GT和轉(zhuǎn)子C的擠壓力作用下從右側(cè)開孔E送向動力產(chǎn)生缸體。為了便于理解,圖2所示的組合之前后的轉(zhuǎn)動盤P采用剖視方式。
[0035]為了說明上述過程,用圖3顯示了螺旋筋板LJ在圓環(huán)形空腔K的圓弧面1-m-n (圖1所示)上沿周向展開一周的平面圖。盡管空間的圓弧面展開為一個圓形的平面會失去精確性,但可簡明地顯示其工作原理。
[0036]圖3所示,為螺旋筋板LJ的展開曲線G,螺旋筋板LJ的起始端位于小直徑處的31點位。圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體逆時針轉(zhuǎn)動,為便于敘述理解,也相當(dāng)于耦合轉(zhuǎn)子C圍繞軸線O順時針方向旋轉(zhuǎn):其耦合槽從31點位起與螺旋筋板LJ開始嚙合,當(dāng)耦合轉(zhuǎn)子C轉(zhuǎn)過1/4周,其耦合槽隨耦合轉(zhuǎn)子C轉(zhuǎn)到33點位時,如果作為動力產(chǎn)生缸體,則高壓區(qū)為31-32-33三個點之間的P區(qū),32-33弧線約是I?η圓弧長度的1/4 ;耦合轉(zhuǎn)子C自轉(zhuǎn)1/2周,其耦合槽到達(dá)35點位時,高壓區(qū)增加32-33-35-34四點之間的q區(qū);耦合轉(zhuǎn)子C自轉(zhuǎn)過3/4周,其耦合槽到達(dá)37點位時,高壓區(qū)再增加34-35-37-36四點之間的!■區(qū);耦合轉(zhuǎn)子C自轉(zhuǎn)過一周,其耦合槽到達(dá)38點位時,高壓區(qū)增加36-37-38-31四點之間的s區(qū)。34-35、36_37、31_38弧線長度分別約為I?η圓弧長的1/2、3/4及全長。如果將31-32以及41-38之間設(shè)為開孔區(qū)域,耦合轉(zhuǎn)子C轉(zhuǎn)到32-33位置時開始受膨脹氣體的壓力,將31-38-39-33、33-39-40-35、35-40-41-37,37-41-38點位之間的區(qū)域分別稱為t、u、v、w區(qū),則除去ρ區(qū)域,耦合轉(zhuǎn)子C所經(jīng)過的q的部分區(qū)域,以及r、S、t、U、V均為動力輸出位置的區(qū)域,從P區(qū)到s區(qū),耦合轉(zhuǎn)子C或缸體GT的受力面積迅速增大,從t區(qū)到w區(qū),隨著燃燒膨脹的繼續(xù),耦合轉(zhuǎn)子C以及GT的受力面積又逐步減少,從q區(qū)到s區(qū)的超過180°范圍內(nèi),扭矩的輸出的連續(xù)性變大。當(dāng)耦合轉(zhuǎn)子C轉(zhuǎn)到t區(qū)時,耦合轉(zhuǎn)子C從起始位置已轉(zhuǎn)過一周的行程,這時,耦合轉(zhuǎn)子C的耦合槽與螺旋筋板LJ的終止端脫離嚙合,并開始進(jìn)入固定盤P的起始端一側(cè),與螺旋筋板LJ的起始端再一次進(jìn)入嚙合狀態(tài),進(jìn)入下一個燃燒作功周期。與本次循環(huán)相同,從31 — 33 — 35開始下一個做功行程。因此,當(dāng)耦合轉(zhuǎn)子C轉(zhuǎn)至38點位到39點位進(jìn)入u區(qū)時,下一個膨脹作功狀態(tài)同時進(jìn)行。前面提到耦合轉(zhuǎn)子C從31點位開始循環(huán)之時,本次的上一個工作循環(huán)已進(jìn)入到了 t區(qū),因此,每一次作功行程都有11/4周至11/2周,也就是450°?540°的作功范圍。在2周720°的旋轉(zhuǎn)行程中,約有360°的行程是兩個膨脹做功同時進(jìn)行。在耦合轉(zhuǎn)子C的高壓區(qū)一側(cè)作功的同時,另一側(cè)逐步變?yōu)榈蛪簠^(qū),同時正在排出氣體,而無需專門的排汽行程,因此與直線往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)相比,本實施例具有很高的效率和輸出扭矩,這也是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,能夠節(jié)約燃燒介質(zhì)的一個重要原因。
[0037]同樣的如果作為壓氣機(jī),轉(zhuǎn)子相對于缸體GT前進(jìn)方向的前方區(qū)域為壓氣的高壓區(qū),轉(zhuǎn)子相對于缸體GT前進(jìn)方向的后方區(qū)域為吸氣的低壓區(qū),耦合轉(zhuǎn)子C自點位31-33-35-37再轉(zhuǎn)至點位38時,缸體GT吸入p、q、r、s區(qū)的空氣,再到達(dá)32-39位置,則開始將q、r、s、t區(qū)的氣體進(jìn)行壓縮,在上述過程中也同時對上一次行程所吸入的氣體予以壓縮,從39-40再到41點位,C將上述q、r、s、t的區(qū)域的氣體向高壓區(qū)擠壓,將上一次行程所吸入的氣體從41-38的開孔區(qū)壓出缸體的同時,又繼續(xù)從31-32的開口區(qū)吸入空氣,因此作為壓氣機(jī),其吸氣和壓氣的過程在同時進(jìn)行。
[0038]圖4所示,為本發(fā)明實施例之二的軸面剖視圖,與上述實施例相同,其結(jié)構(gòu)包括圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體GT、螺旋筋板、固定盤P、耦合轉(zhuǎn)子如圖5所示的三維圖像,以及缸體開孔V和E,和這些開口的位置。圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體GT的安裝、耦合轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)的方式,缸體GT的工作方式等與上述實施例相同。所不同的是:圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體GT的圓弧表面分布著以圓環(huán)軸線Q為對稱的4道螺旋筋板LJ1、LJ2、LJ3、LJ4,分別對應(yīng)圖5所示耦合轉(zhuǎn)子的4道耦合槽,在圖4所示的上半部剖切位置,螺旋筋板LJ4剛好處于起始端和終止端之間的圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體開口槽的位置,因此被固定盤P占據(jù),為了方便說明,依然在圖4中指出了 LJ4的位置,圖6顯示了圖4所述實施例的工作原理圖,在圖中顯示了 2個耦合轉(zhuǎn)子C1X2的安裝位置及工作狀態(tài),2個耦合轉(zhuǎn)子以圓弧軸線Q為對稱相互之間成同平面狀態(tài),圖4所示的缸體GT和傳動軸Xl聯(lián)為一體,實際聯(lián)結(jié)的細(xì)節(jié)本行業(yè)技術(shù)人員均已知曉多種方式,在這里不再贅述。
[0039]與圖3相同,圖6顯示了 4道螺旋筋板LJ1、LJ2、LJ3、LJ4在圓環(huán)形空腔K的圓弧面l-m-n(圖4所示)上沿周向展開一周的平面圖,圖6所示,內(nèi)圓1_2_3_4表示與固定盤P 一側(cè)相鄰的螺旋筋板起始端的圓弧1,外圓8-12-16-20表示與固定盤P另一側(cè)相鄰的螺旋筋板的終止端的圓弧n,4條螺旋筋板LJ1、LJ2、LJ3、LJ4分別從點位1、2、3、4開始,終止于點位8、12、16、20,每兩條相鄰的螺旋筋板之間的角度分別占有90°的圓弧空間,也就是耦合轉(zhuǎn)子上的兩個相鄰的耦合槽的徑向夾角為90° (圖5所示),例如I?17、17?14、14?11、11?8分別占有I?8線段的長度1/4,其它如2?12、3?16、4?20之間依此相同;在固定盤兩側(cè)的缸體開口 V、E均沿著缸體的周向開口一圈(如圖4所示),在圖6中顯示,在耦合轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時作為進(jìn)氣口和出氣口的V和E至少被一個耦合轉(zhuǎn)子隔開,這對壓氣機(jī)和動力產(chǎn)生缸體都是必要的。
[0040]圖7顯示了本發(fā)明實施例之三的視圖,與圖4所示實施例相同,其結(jié)構(gòu)包括圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體GT2、螺旋筋板LJ21、LJ22、LJ23、LJ24、固定盤P2、耦合轉(zhuǎn)子之一 C,其形狀如圖5所示的三維圖像,以及缸體開孔V和E ;耦合轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)的方式,缸體GT2的工作方式等與上述實施例相同。所不同的是:固定盤P2在圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體內(nèi)所占的體積為圓環(huán)涵道缸體容積的一半。在圖7所示的上半部剖切位置,螺旋筋板LJ24剛好處于起始端和終止端之間的固定盤P2的位置,因此為了方便說明,依然在圖7中指出了 LJ24的位置,缸體GT2和傳動軸ZX聯(lián)為一體。圖8通過三維視圖顯示了圖7所示實施例的固定盤P2與轉(zhuǎn)子組合的結(jié)構(gòu),V和E開口的位置位于固定盤P2上(如圖7、圖8所示),3個耦合轉(zhuǎn)子,以固定盤P2的軸線O為對稱軸對稱排布;作為壓氣機(jī)和動力產(chǎn)生缸體,其工作方式等與上述實施例相同,在這里不再一一贅述。
[0041]圖9顯示了本發(fā)明實施例之四的視圖,其中左側(cè)為旋轉(zhuǎn)面視圖,右側(cè)為軸面剖視圖,與圖4所示實施例相同,其結(jié)構(gòu)包括圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體GT7、螺旋筋板LJ31、LJ32、LJ33、LJ34、固定盤P7、耦合轉(zhuǎn)子之一 C,以及缸體開孔V和E,耦合轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)的方式,圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體GT7的工作方式等與圖4所示實施例相同,所不同的是:固定盤P7的結(jié)構(gòu)和安裝方式、V和E開口的位置,在圖9所示的上半部剖切位置,螺旋筋板LJ31剛好處于起始端和終止端之間的螺旋涵道轉(zhuǎn)動缸體GT7開口槽的位置,因此被固定盤P7占據(jù),為了方便說明,依然在圖7中指出了 LJ31的位置。作為動力產(chǎn)生缸體的高壓膨脹氣體經(jīng)過固定盤P7的通氣柵PV、進(jìn)氣口 V進(jìn)入缸體GT7推動缸體旋轉(zhuǎn)做功,并通過缸體GT7的排氣孔E將做功之后的氣體排出;作為壓氣機(jī)則相反,開口 E將作為進(jìn)氣口吸入空氣,被壓縮之后經(jīng)過固定盤P7的通氣柵PV、出氣口 V送入動力產(chǎn)生缸體。圖10顯示了圖9所述實施例的工作原理圖,在圖中顯示了 3個耦合轉(zhuǎn)子Q、C2, C3的安裝位置及工作狀態(tài),3個耦合轉(zhuǎn)子Q、C2, C3以圓弧軸線Q為對稱相互之間的夾角為120度,當(dāng)然,可以采用四個耦合轉(zhuǎn)子或者更多耦合轉(zhuǎn)子的方案,在本實施例中采用三個耦合轉(zhuǎn)子,可以使得三個轉(zhuǎn)子處于不同的受力狀態(tài),這樣有利于作為壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)缸體接受均勻的轉(zhuǎn)矩用于壓縮空氣,或者作為動力產(chǎn)生缸體的旋轉(zhuǎn)缸體輸出相對均勻的扭力。
[0042]與圖6相同,圖10顯示了 4道螺旋筋板LJ31、LJ32、LJ33、LJ34在圓環(huán)形空腔K的圓弧面l_m-n(圖10所示)上沿周向展開一周的平面圖,內(nèi)圓51-52-53-54表示與固定盤P7內(nèi)側(cè)相鄰的螺旋筋板起始端的圓弧1,外圓58-62-66-70表示與固定盤P7外側(cè)相鄰的螺旋筋板的終止端的圓弧n,不同的是η的半徑比I的半徑大了固定盤的厚度。4條螺旋筋板LJ31、LJ32、LJ33、LJ34分別從點位51、52、53、54開始,終止于點位58、62、66、70,每兩條相鄰的螺旋筋板之間的角度分別占有90°的圓弧空間,如果設(shè)定開始時,耦合轉(zhuǎn)子C1位于51?58位置,耦合轉(zhuǎn)子C2、C3位于圖10所示的位置,以螺旋筋板LJ31和螺旋筋板LJ32之間的高壓區(qū)和低壓區(qū)(圖10中的布點區(qū)域)的變化來說明工作原理,圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體逆時針轉(zhuǎn)動,為便于敘述理解,也相當(dāng)于耦合轉(zhuǎn)子圍繞軸線O順時針方向旋轉(zhuǎn):耦合轉(zhuǎn)子C1從點位I?8轉(zhuǎn)到目前C2的位置,相應(yīng)的耦合轉(zhuǎn)子C3轉(zhuǎn)到目前C1的位置,此時,51-52-55區(qū)域為燃?xì)膺M(jìn)入的過程,轉(zhuǎn)動過程中在螺旋筋板LJ31和LJ32之間,僅有耦合轉(zhuǎn)子C2受到燃?xì)馀蛎浀闹苯油屏ψ饔?,耦合轉(zhuǎn)子C2和C3之間的封閉區(qū)域的燃?xì)獾捏w積隨著轉(zhuǎn)動而所處旋轉(zhuǎn)半徑逐步增加,因耦合轉(zhuǎn)子C2的59-56點位附近的受力區(qū)的半徑比耦合轉(zhuǎn)子C3的57-60點位附近受力區(qū)的半徑小,因此,耦合轉(zhuǎn)子C3受到順時針方向的推力,而耦合轉(zhuǎn)子C1的58-61段進(jìn)入排氣區(qū)則處于不受力狀態(tài)。上述過程為耦合轉(zhuǎn)子C2和C3之間的一個壓力區(qū)從高壓向低壓轉(zhuǎn)變的過程,其它的壓力區(qū)也是同樣的方式轉(zhuǎn)變,這個轉(zhuǎn)變過程是燃?xì)獬掷m(xù)從51-52-53-54圓弧附近的進(jìn)氣口 V噴入并持續(xù)在58-62-66-70圓弧位附近的排氣口 E排出的過程,耦合轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)動缸體所受力為作用力與反作用力,在這個過程中,每個壓力區(qū)的燃?xì)舛荚诔掷m(xù)地推動缸體GT7轉(zhuǎn)動并輸出扭矩。圖7和圖8所示實施例的4道螺旋筋板LJ21、LJ22、LJ23、LJ24同樣可以在圓環(huán)形空腔K的圓弧面l-m_n(圖7所示)上沿周向展開一周形成圖10所示的平面工作原理圖,在這里不再贅述。
[0043]圖11顯示了本發(fā)明的螺旋筋板的排列方式之一的示意圖,其工作原理與圖4、圖9所示實施例相同,不同的是:4個螺旋筋板之中,螺旋筋板LJ11和螺旋筋板LJ21為串聯(lián),螺旋筋板LJ12與螺旋筋板LJ22為串聯(lián),也就是螺旋筋板LJ11和螺旋筋板LJ12的起始端或終止端分別與固定盤P另一側(cè)的螺旋筋板LJ21和螺旋筋板LJ22的終止端或起始端相對應(yīng),轉(zhuǎn)動缸體圍繞轉(zhuǎn)動軸O轉(zhuǎn)動一周,耦合轉(zhuǎn)子的同一個耦合槽與前后兩個螺旋筋板滑動嚙合,也就是耦合轉(zhuǎn)子要自轉(zhuǎn)2周;而螺旋筋板LJ11和螺旋筋板LJ12為并聯(lián),螺旋筋板LJ21與螺旋筋板LJ22并聯(lián),也就是本實施例中的2并聯(lián)2串聯(lián)螺旋筋板結(jié)構(gòu),并有若干個耦合轉(zhuǎn)子,但每個耦合轉(zhuǎn)子只有兩個耦合槽,轉(zhuǎn)動缸體每轉(zhuǎn)動一周,螺旋涵道轉(zhuǎn)動缸體則吸入及排除2倍的缸體容積的氣體。
[0044]圖12顯示了一種多缸體組合的燃?xì)廨啓C(jī)之一的實施例的剖示圖,圖示的燃?xì)廨啓C(jī)由螺旋涵道轉(zhuǎn)動缸體GT11、GT12、GT13、GT14、GT15、GT16組成,其中缸體GT11、GT12、GT13、GT14、GT15與傳動軸Xl聯(lián)結(jié)在一起與環(huán)形燃燒室組成燃?xì)獍l(fā)生器,缸體GT16與傳動軸X2連接在一起,它們各自的固定盤P11、P12、P13、P14、P15、P16與發(fā)動機(jī)外殼聯(lián)結(jié)在一起,其中GT11、GT12、GT13、GT14組成壓氣機(jī),火焰筒F位于環(huán)形燃燒室內(nèi)部,GT15和GT16為動力產(chǎn)生缸體;缸體GT11、GT12、GT13的出氣口 E11、E12、E13分別與GT12、GT13、GT14的進(jìn)氣口 V12、V13、V14連通,因此壓氣機(jī)的進(jìn)氣口就是GTll的進(jìn)氣口 VII,壓氣機(jī)的出氣口就是GT14的出氣口 E14,圖示可以看出GT11、GT12、GT13、GT14的缸體直徑和體積依次減小,缸體GT11、GT12、GT13、GT14采用多道螺旋筋板并聯(lián)多道螺旋筋板串聯(lián)結(jié)構(gòu),例如GT11采用4并聯(lián)4串聯(lián)結(jié)構(gòu),GT12采用4并聯(lián)3串聯(lián)結(jié)構(gòu),GT13采用4并聯(lián)2串聯(lián)結(jié)構(gòu);同時采用多個耦合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),例如GT11、GT12、GT13、GT14分別采用8個、6個、4個、2個轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu);這樣傳動軸Xl每轉(zhuǎn)動一周缸體GT11、GT12、GT13、GT14分別通過自身體積的4倍、3倍、2倍、I倍的氣體,如果GTll的圓環(huán)涵道缸體的工作容積是GT14的10倍,則從進(jìn)氣口 Vll到出氣口 E14,空氣的體積被壓縮了 40約倍;噴射裝置位于火焰筒F上并將燃燒介質(zhì)噴向火焰筒F內(nèi)部,點火裝置位于火焰筒區(qū)域并在啟動初期將燃燒介質(zhì)在壓縮空氣中點燃,火焰筒的出口對向動力產(chǎn)生缸體GT15的進(jìn)氣口 V15,同時在火焰筒F的周圍有壓氣機(jī)送來的壓縮空氣對火焰筒進(jìn)行冷卻,動力產(chǎn)生缸體GT15可以為4并聯(lián)螺旋筋板結(jié)構(gòu),有2個或3個耦合轉(zhuǎn)子,加熱后的高溫燃?xì)獾淖鞴δ芰︼@著提高,動力產(chǎn)生缸體GT15的受力面積和受力半徑均大于壓氣機(jī)缸體GT14的受力面積和受力半徑,因而動力產(chǎn)生缸體帶動壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動并產(chǎn)生持續(xù)的壓縮氣體。動力產(chǎn)生缸體GT16的進(jìn)氣口 V16與GT15的出氣口 E15連通并接收GT15排出的還有做功能量的高溫燃?xì)?,GT16可以采用4并聯(lián)4串聯(lián)結(jié)構(gòu)或者4并聯(lián)3串聯(lián)結(jié)構(gòu),采用12個、8個或6個轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu);同時GT16與傳動軸X2連接為一體并輸出扭矩,做功之后的氣體從排氣口 E16排出并輸向排氣裝置。在本實施例中,因為經(jīng)過GT15傳動壓氣機(jī)之后尚有余功作為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出機(jī)械功,所以可以取消缸體GT16和傳動軸X2,通過傳動軸Xl直接輸出扭矩。燃?xì)廨啓C(jī)由靜止起動時,需用起動機(jī)帶著旋轉(zhuǎn),待加速到能獨(dú)立運(yùn)行后,起動機(jī)才脫開,啟動的工作過程與現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)相同,不再一一贅述。
[0045]圖13顯示了圖7所示實施例的多缸體組合的實施例之二的剖視圖,圖示的燃?xì)廨啓C(jī)由螺旋涵道轉(zhuǎn)動缸體GT21、6T22、GT23、GT24、GT26、6T27組成,其中缸體GT21、GT22、GT23、GT24、GT26與傳動軸X3聯(lián)結(jié)在一起與環(huán)形燃燒室P25組成燃?xì)獍l(fā)生器,缸體GT27與傳動軸X4連接在一起,它們各自的固定盤P21、P22、P23、P24、P26、P27與發(fā)動機(jī)外殼聯(lián)結(jié)在一起,其中GT21、GT22、GT23、GT24組成壓氣機(jī),火焰筒F位于環(huán)形燃燒室P25內(nèi)部,GT26和GT27為動力產(chǎn)生缸體;缸體GT21、GT22、GT23的出氣口 E21、E22、E23分別與GT22、GT23、GT24的進(jìn)氣口 V22、V23、V24連通,因此壓氣機(jī)的進(jìn)氣口就是GT21的進(jìn)氣口 V21,壓氣機(jī)的出氣口就是GT24的出氣口 E24,圖示可以看出圓環(huán)缸體GT21、GT22、GT23、GT24的圓環(huán)軸線的直徑和缸體容積依次減小,與圖12所示實施例相同,每個缸體采用多道螺旋筋板并聯(lián)多道螺旋筋板串聯(lián)結(jié)構(gòu)和采用多個耦合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),從進(jìn)氣口 V21到出氣口 E24,空氣的體積被壓縮了 40約倍;噴射裝置、火焰筒F以及點火裝置的位置和工作方式與上述實施例相同,動力產(chǎn)生缸體GT26、GT27的工作方式、燃?xì)廨啓C(jī)的啟動方式等也與上述實施例相同,不再--贅述。
[0046]圖14顯示了多缸體組合的實施例之三的剖視圖,圖示的燃?xì)廨啓C(jī)由螺旋涵道轉(zhuǎn)動缸體 GT21、GT22、GT23、GT24、GT26、GT7 組成,其中缸體 GT21、GT22、GT23、GT24、GT26、傳動軸X6與火焰筒F和環(huán)形燃燒室P25組成的燃?xì)獍l(fā)生器與圖13所示的燃?xì)獍l(fā)生器相同,而動力產(chǎn)生缸體GT7則采用圖9所示實施例的形式,固定盤P7安裝在發(fā)動機(jī)的殼體上,缸體GT7與傳動軸X7連接為一體輸出動力,燃?xì)獍l(fā)生器的出氣口 E26通過動力缸體的通氣柵與進(jìn)氣口 V7連通,做功之后的氣體從排氣口 E7排出并輸向排氣裝置。與圖13所示實施例相比,本實施例的動力輸出效率進(jìn)一步提高。
[0047]本發(fā)明可以通過若干個缸體的不同組合,例如缸體容積、轉(zhuǎn)子直徑、缸體的直徑、固定盤的形式、螺旋筋板的數(shù)量和排列方式、轉(zhuǎn)子的數(shù)量等等的調(diào)整,最終將燃料的能量最大限度地轉(zhuǎn)換成傳動軸的輸出扭矩。關(guān)于噴射裝置、點火裝置、排汽裝置、吸空氣裝置、安全裝置、燃燒室、火焰筒、還有密封裝置、潤滑系統(tǒng)、燃燒介質(zhì)的供應(yīng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動系統(tǒng)等等,本領(lǐng)域的技術(shù)人員均已知曉,并在本領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,不再在此一一贅述。
[0048]本發(fā)明可以應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)當(dāng)中,可以作為現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器,或者作為壓氣機(jī),或者作為壓氣機(jī)的一部分,也可以替代現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)的動力渦輪,或者動力渦輪之后的燃?xì)庥鄩恨D(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)動力,例如圖4、圖7所示實施例作為壓氣機(jī)或者作為壓氣機(jī)的一部分,圖4、圖7、圖9所示實施例可以替代現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)的動力渦輪或者動力渦輪之后的燃?xì)庥鄩恨D(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)動力,這樣可以使得燃燒介質(zhì)的能量得到最大程度的利用。
[0049]本發(fā)明所涉及的發(fā)動機(jī),可以采用多種材料制造,例如各種金屬材料、高強(qiáng)度合金材料以及陶瓷材料等等。
[0050]上述實施例以圖示的方式說明了本發(fā)明,但是以圖示方式說明的上述實施例不是對本發(fā)明的限制,本發(fā)明由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明涉及一種新型發(fā)動機(jī),其主要結(jié)構(gòu)包括:圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體、螺旋筋板、固定盤、耦合轉(zhuǎn)子、噴射裝置、點火裝置、排氣裝置等; 本發(fā)明所述發(fā)動機(jī),其特征在于:所述圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體是一個有圓環(huán)形空腔的轉(zhuǎn)動缸體,所述圓環(huán)形空腔的軸面剖視圖形狀為圓弧形,所述螺旋筋板位于所述圓環(huán)形空腔內(nèi),沿圓環(huán)形空腔的圓弧表面分布,并與所述圓環(huán)轉(zhuǎn)動缸體聯(lián)結(jié)為一體,組成圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體,所述圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體沿圓環(huán)形空腔開有缸體環(huán)槽,所述固定盤位于缸體環(huán)槽中,并固定在發(fā)動機(jī)機(jī)體上; 所述耦合轉(zhuǎn)子安裝在固定盤上,位于所述圓環(huán)形空腔內(nèi),耦合轉(zhuǎn)子的外徑邊緣與圓環(huán)形空腔的內(nèi)表面形成機(jī)械配合,其轉(zhuǎn)動軸線與固定盤轉(zhuǎn)動軸線垂直或接近垂直,并與圓環(huán)形空腔的圓環(huán)軸線相切,所述耦合轉(zhuǎn)子沿半徑方向開有耦合槽,螺旋筋板可以穿過耦合槽,當(dāng)耦合轉(zhuǎn)子和固定盤與圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時,螺旋筋板與耦合槽的滑動嚙合推動耦合轉(zhuǎn)子圍繞自身轉(zhuǎn)動軸線自轉(zhuǎn); 所述螺旋筋板沿所述圓環(huán)形空腔的圓弧表面分布,使得圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體與固定盤產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動并以均勻轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時,耦合轉(zhuǎn)子因耦合槽與螺旋筋板的滑動嚙合而圍繞自身轉(zhuǎn)動軸線以均勻轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn); 所述螺旋筋板的起始端位于固定盤的一側(cè),并與耦合轉(zhuǎn)子的耦合槽開始滑動嚙合,隨著圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體與固定盤之間的相對轉(zhuǎn)動,耦合轉(zhuǎn)子在螺旋筋板的推力作用下自轉(zhuǎn),耦合槽到達(dá)固定盤另一側(cè)的螺旋筋板的終止端,則螺旋筋板與耦合槽脫離嚙合,并繼續(xù)轉(zhuǎn)動,回到螺旋筋板的起始端一側(cè),又開始下一次的滑動嚙合; 所述耦合轉(zhuǎn)子將圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體的圓弧面、固定盤、螺旋筋板三者之間的空間分隔成高壓區(qū)和低壓區(qū)。
2.由權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī),其特征在于:所述發(fā)動機(jī)由至少二個共軸的圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體組成,其中至少一個圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體為壓氣機(jī),其中至少一個圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體為動力產(chǎn)生缸體。
3.由權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī),其特征在于:所述壓氣機(jī)固定盤一側(cè)的低壓區(qū)吸入空氣,另一側(cè)的高壓區(qū)將空氣壓縮并輸向動力產(chǎn)生缸體。
4.由權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī),其特征在于:所述動力產(chǎn)生缸體的圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體由固定盤的一側(cè)形成高壓區(qū),在高壓區(qū)壓縮空氣和燃燒介質(zhì)燃燒膨脹產(chǎn)生的壓力作用在圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體上,推動圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體轉(zhuǎn)動并輸出動力。
5.由權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī),其特征在于:所述發(fā)動機(jī)為連續(xù)燃燒工作方式,所述噴射裝置向壓氣機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣中連續(xù)地噴射燃燒介質(zhì),所述點火裝置位于噴射裝置附近并用于所述發(fā)動機(jī)的點火啟動,所述排氣裝置位于動力產(chǎn)生缸體的固定盤附近的低壓區(qū)后側(cè)。
6.由權(quán)利要求5所述的發(fā)動機(jī),其特征在于:在所述壓氣機(jī)和所述動力產(chǎn)生缸體之間設(shè)有燃燒室,所述噴射裝置和點火裝置位于燃燒室區(qū)域。
7.由權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī),其特征在于:所述單個的圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體內(nèi),可以裝有多道螺旋筋板和多個耦合轉(zhuǎn)子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型發(fā)動機(jī),其特征在于:所述單個的圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體內(nèi)的多個螺旋筋板,可以并聯(lián)排布,也可以串聯(lián)排布。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型發(fā)動機(jī),其特征在于:所述圓環(huán)涵道轉(zhuǎn)動缸體內(nèi)的多個耦合轉(zhuǎn)子,以固定盤的軸線為對稱軸對稱排布。
10.由權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī),其特征在于:所述發(fā)動機(jī)擁有多個動力產(chǎn)生缸體時,其中一個或多個動力產(chǎn)生缸體與壓氣機(jī)聯(lián)為一體,向壓氣機(jī)提供壓縮空氣所需的動力,而其余的一個或多個動力產(chǎn)生缸體為動力缸體并輸出動力。
【文檔編號】F02B53/00GK104373205SQ201310362155
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】劉勇 申請人:袁麗君