專利名稱:旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是關(guān)于采用“曲柄連桿等長”機(jī)構(gòu)完成卡當(dāng)(Kardano)運(yùn)動(dòng)的行星旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明。
用“曲柄連桿等長”的曲柄連桿機(jī)構(gòu)完成卡當(dāng)(Kardano)運(yùn)動(dòng)的行星旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)已有多種類型。目前，有些已知的機(jī)型上，采用常規(guī)往復(fù)活塞機(jī)的氣體密封技術(shù)，即園柱形活塞與園筒形氣缸配以活塞環(huán)的氣體密封技術(shù)，雖然較好地解決了一般旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)普遍存在的氣體密封困難，但是失去了旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)簡單、緊湊的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn);另外，有一種已知的運(yùn)動(dòng)件可減至最少的機(jī)型，機(jī)構(gòu)雖然簡單、緊湊，但其園形活塞與直線形缸壁高付接觸的氣體密封問題尚待解決。
本發(fā)明的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，其園形活塞與直線形缸壁間的氣體密封依靠彈性環(huán)密封裝置來實(shí)現(xiàn)。使應(yīng)用卡當(dāng)(Kardano)運(yùn)動(dòng)原理為基礎(chǔ)的旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)盡可能簡單、緊湊，氣體密封可靠，便于加工制造。
發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的園形活塞與直線形缸壁間的徑向密封，靠一個(gè)徑向密封環(huán)、兩根端面密封環(huán)旋轉(zhuǎn)其間被壓縮成非園狀態(tài)后的徑向彈力以及工作時(shí)由園形活塞帶動(dòng)環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的附加的對缸壁的壓力來完成;園形活塞與端蓋間的端面密封，靠兩根端面密封環(huán)之間的彈簧的彈力來完成;工作時(shí)氣體壓力把徑向密封環(huán)壓貼在端面密封環(huán)上，形成徑向密封環(huán)與端面密封環(huán)之間的連續(xù)密封接觸。
這樣，在由一個(gè)氣缸單元(兩個(gè)工作室)組成的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)中，只有曲柄、園形活塞兩個(gè)主要運(yùn)動(dòng)件，位移容積/機(jī)體尺寸比值高，所有另件形狀簡單、加工方便。
要得到大的發(fā)動(dòng)機(jī)工作容積，可以在一個(gè)曲柄上排列兩個(gè)或兩個(gè)以上的氣缸單元，這樣多缸排列的發(fā)動(dòng)機(jī)，在機(jī)構(gòu)上有可能取消在單缸情況下完成卡當(dāng)(Kardane)運(yùn)動(dòng)所需的一對1∶2內(nèi)嚙合齒輪或其它輔助機(jī)構(gòu)，使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)更簡單。
附圖1描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
附圖2是附圖1沿Ⅰ-Ⅰ線的剖視圖。
附圖3、4是本發(fā)明雙缸排列發(fā)動(dòng)機(jī)的兩種布置示意圖。
附圖5是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明提出的發(fā)動(dòng)機(jī)的具體裝置的細(xì)節(jié)及工作情況。
附圖1、2是一種單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的具體裝置。一個(gè)偏心園盤狀的園形活塞〔1〕安裝在曲軸〔2〕上，它們之間有軸承〔14〕，曲軸〔2〕的兩端有軸承座〔12〕，內(nèi)裝軸承〔13〕，曲軸〔2〕的曲柄長度r與園形活塞〔1〕的偏心距e相等。在通常情況下，像安裝在曲軸上的另件〔1〕，在機(jī)構(gòu)中只起到連桿作用，它還要連結(jié)像滑塊一類的另件，使之起到活塞作用，然而這里直接把另件〔1〕作為活塞。園形活塞〔1〕上固定一行星齒輪〔10〕，與端蓋〔4〕上的內(nèi)齒環(huán)〔11〕嚙合，其齒數(shù)比為1∶2。園形活塞〔1〕的運(yùn)動(dòng)完全受控于“曲柄連桿等長”(即r＝e)的設(shè)計(jì)及一對1∶2內(nèi)嚙合齒輪，使園形活塞〔1〕在缸體〔3〕直線形缸壁與端蓋〔4〕、〔5〕圍成的封閉容積內(nèi)從一端運(yùn)動(dòng)到另一端，形成兩個(gè)容積周期變化的工作室。工作室之一為氣泵室，完成進(jìn)氣、壓縮，它有進(jìn)氣口〔15〕;另一個(gè)為動(dòng)力室，完成燃燒、膨脹、排氣，它有排氣口〔16〕、大花塞〔17〕;掃氣時(shí)，有掃氣道〔18〕溝通兩個(gè)工作室。園形活塞〔1〕的氣體密封，靠安裝其上的兩根端面密封環(huán)〔6〕、〔7〕和彈簧〔8〕以及一個(gè)徑向密封環(huán)〔9〕實(shí)現(xiàn)。
園形活塞〔1〕在曲軸〔2〕和內(nèi)嚙合齒輪〔10〕、〔11〕作用下，使其繞曲軸〔2〕的軸心線0-0公轉(zhuǎn)，又繞曲柄銷的中心線0′-0′自轉(zhuǎn)，其形狀中心C則在缸體〔3〕內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。圖1、2中的活塞〔1〕正處于動(dòng)力室容積最大、氣泵室容積最小位置，氣泵室吸進(jìn)的新氣通過兩個(gè)掃氣道〔18〕已完全被擠壓到動(dòng)力室中。園形活塞〔1〕繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，掃氣道〔18〕被園形活塞〔1〕的端平面堵住，接著，另一端平面又堵住排氣口〔16〕，動(dòng)力室中工作新氣開始被壓縮;氣泵室則形成真空，直至園形活塞〔1〕的端平面讓開進(jìn)氣口〔15〕，通過汽化器，工作新氣開始吸入氣泵室。曲軸〔2〕旋轉(zhuǎn)180°后，園形活塞〔1〕處于動(dòng)力室容積最小、壓縮后的工作新氣被火花塞〔17〕點(diǎn)火后燃燒;氣泵室容積最大、繼續(xù)充填工作新氣的位置。動(dòng)力室中的燃?xì)鈮毫ν苿?dòng)園形活塞〔1〕，迫使曲軸〔2〕繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)氣泵室中的進(jìn)氣口〔15〕又被堵住，工作新氣在氣泵室中被壓縮，等待動(dòng)力室中的廢氣排除、掃氣口〔18〕又溝通兩個(gè)工作室后，對動(dòng)力室進(jìn)行充量更換，直至又恢復(fù)圖1、2所示位置。
在工作過程中，園形活塞〔1〕與缸體〔3〕的徑向密封，靠一個(gè)徑向密封環(huán)〔9〕和兩根端面密封環(huán)〔6〕、〔7〕放置其間被壓縮成非園狀態(tài)后的徑向彈力實(shí)現(xiàn)，為了減少摩擦損失，這個(gè)彈力不宜過大。園形活塞〔1〕往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體壓力先把徑向密封環(huán)〔9〕壓貼在端面密封環(huán)〔6〕、〔7〕上，繼后又一起壓貼在園形活塞〔1〕上，迫使三個(gè)密封環(huán)恢復(fù)成局部園狀，這種趨勢，一方面使園形活塞〔1〕一端的徑向密封環(huán)〔9〕與端面密封環(huán)〔7〕、〔8〕之間形成連續(xù)密封接觸;另一方面使密封環(huán)壓向缸體〔3〕內(nèi)壁的徑向壓力增大。園形活塞〔1〕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，靠摩擦力帶動(dòng)三個(gè)密封環(huán)旋轉(zhuǎn)，使環(huán)有恢復(fù)成園狀的趨勢，由于受氣缸〔3〕寬度的限制，使這種趨勢轉(zhuǎn)化為對氣缸〔3〕內(nèi)壁的附加徑向壓力。由園形活塞〔1〕往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的附加徑向壓力，形成環(huán)對氣缸〔3〕內(nèi)壁的徑向的第二次密封。園形活塞〔1〕與端蓋〔4〕、〔5〕的端面密封，靠兩個(gè)端面密封環(huán)〔6〕、〔7〕及按置其間彈簧〔8〕的彈力實(shí)現(xiàn)。
密封環(huán)〔6〕、〔7〕、〔9〕的旋轉(zhuǎn)，使環(huán)磨損均勻、有助冷卻。
只要把園形活塞〔1〕的重心配置在自身的自轉(zhuǎn)軸線0′-0′上，就可以用簡單的方法使發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)構(gòu)上得到完全機(jī)械平衡。
附圖3的示例，在有兩個(gè)以上曲柄銷的曲軸上排列兩個(gè)以上氣缸單元，其夾角α從0°～90°。附圖4的示例，在僅有一個(gè)曲柄銷的曲軸上排列兩個(gè)以上氣缸單元，其夾角α從0°～90°。當(dāng)然，根據(jù)需要可以把一個(gè)氣缸單元里的兩個(gè)工作室都作為動(dòng)力室或氣泵室，也可以像往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)那樣，設(shè)置進(jìn)、排氣閥門后每個(gè)工作室都按四沖程循環(huán)工作。
附圖5是本發(fā)明實(shí)施的最優(yōu)方式之一。它由兩個(gè)氣缸單元組成，其夾角α為90°，兩個(gè)園形活塞〔1〕相交180°并固定一起安裝在曲軸〔2〕上，兩個(gè)氣缸〔3〕之間有一個(gè)隔板〔19〕隔開。在這種發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)中，取消了一對1∶2內(nèi)嚙合齒輪，曲柄銷的直徑不受一對內(nèi)嚙合齒輪尺寸的限制并可制成偏心軸形狀。因而，機(jī)構(gòu)更簡單、緊湊，加工方便。
本發(fā)明所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，最適宜于中、小馬力水、陸交通和航空輕型飛機(jī)上應(yīng)用;如果每個(gè)工作室單元都作為氣泵室，可供作空氣壓縮機(jī)。
權(quán)利要求
1.一個(gè)旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是采用“曲柄連桿等長”機(jī)構(gòu)完成卡當(dāng)(Kardano)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，其園形活塞[1]直接安裝在曲軸[2]上，使園形活塞[1]的形狀中心在直線形缸壁的氣缸[3]內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，形成兩個(gè)可變?nèi)莘e的工作室，其特征是園形活塞[1]與氣缸[3]缸壁間的徑向密封，靠一個(gè)徑向密封環(huán)[9]和兩根端面密封環(huán)[6]、[7]放置其間被壓縮成非園狀態(tài)后的徑向彈力，以及工作時(shí)園形活塞[1]帶動(dòng)環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的附加的對缸壁的壓力完成，園形活塞[1]的端面密封，靠兩根端面密封環(huán)[6]、[7]之間的彈簧[8]的彈力完成，工作時(shí)氣體壓力把徑向密封環(huán)[9]壓貼在端面密封環(huán)[6]、[7]上，形成連續(xù)密封接觸。
2.一個(gè)如權(quán)利要求
1所述的旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是曲軸〔2〕上安裝一個(gè)園形活塞〔1〕，并有一對1∶2內(nèi)嚙合齒輪〔10〕、〔11〕，兩個(gè)工作室，其中之一是動(dòng)力室，另一個(gè)是氣泵室，進(jìn)、排氣口〔15〕、〔16〕和掃氣道〔18〕分別在端蓋〔4〕、〔5〕上。
3.一個(gè)如權(quán)利要求
1所述的旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是由兩個(gè)氣缸組成，相交90°，固定在隔板〔19〕上，兩個(gè)園形活塞〔1〕相交180°并固定一起安裝在曲軸〔2〕上，形成四個(gè)可變?nèi)莘e工作室，在機(jī)構(gòu)上取消了一對1∶2內(nèi)嚙合齒輪或其它輔助機(jī)構(gòu)。
4.一個(gè)如權(quán)利要求
1所述的旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是兩個(gè)以上氣缸〔3〕間的夾角α從0°～90°，當(dāng)兩個(gè)以上氣缸〔3〕間的夾角α在α∈(0°，90°)的某個(gè)值、安裝在曲軸〔2〕上的兩個(gè)以上園形活塞〔1〕又可以固定在一起時(shí)，機(jī)構(gòu)上可以取消一對1∶2內(nèi)嚙合齒輪或其它輔助機(jī)構(gòu)。
5.一個(gè)如權(quán)利要求
1或4所述的旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是可以把一個(gè)氣缸單元里的兩個(gè)工作室，都作為氣泵室或動(dòng)力室，也可以像往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，每個(gè)工作室都按四沖程循環(huán)工作。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種采用“曲柄連桿等長”機(jī)構(gòu)來完成卡當(dāng)(Kardano)運(yùn)動(dòng)的行星旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。圓形活塞直接安裝在曲軸上，圓形活塞與氣缸高付接觸下的氣體密封，由新型的彈性密封環(huán)裝置完成。發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、密封完善、加工方便。本發(fā)明最適宜于中、小馬力水、陸交通機(jī)動(dòng)裝置和航空輕型飛機(jī)上使用，如果每個(gè)工作室單元都作為氣泵室，還可供作空氣壓縮機(jī)。
文檔編號(hào)F01B9/02GK85106653SQ85106653
公開日1987年3月18日 申請日期1985年8月27日
發(fā)明者唐漁耕 申請人:航天工業(yè)部航空服務(wù)隊(duì)新疆支隊(duì)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan