專利名稱：高效旋轉(zhuǎn)活塞動力轉(zhuǎn)換機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換機，特別是一種高效旋轉(zhuǎn)活塞動力轉(zhuǎn)換機。
目前往復式的內(nèi)燃機和火車上的蒸汽機或壓縮機等，在工作時的損耗是很大的。如往復質(zhì)量損耗，曲軸連桿損耗，活塞膨脹做功到下止點(即活塞做功行程到下止點)時，對缸內(nèi)還可做功的氣體而白白排除缸外的熱損耗，活塞連桿作相對運動時所產(chǎn)生的側(cè)向力形成力的分解，使曲軸不夠獲得最大的扭力輸出，并增大了摩擦損耗。上述損耗對往復機而言就是一種動力轉(zhuǎn)換率低，耗能大，且壽命低的動力機。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術的不足之處而提供一種利用凸、凹轉(zhuǎn)子在汽缸內(nèi)配合工作，高效節(jié)能的高效旋轉(zhuǎn)活塞動力轉(zhuǎn)換機。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達到本實用新型包括缸體、缸蓋、齒輪，其特征在于還有凸轉(zhuǎn)子、凹轉(zhuǎn)子，凸轉(zhuǎn)子和凹轉(zhuǎn)子分別裝入缸體內(nèi)，通過前后缸蓋的軸承孔支承凸轉(zhuǎn)子、凹轉(zhuǎn)子在缸體壁上，缸蓋蓋在缸體上密封，在凸轉(zhuǎn)子、凹轉(zhuǎn)子軸上裝上兩個相同的齒輪相互耦合，使凸轉(zhuǎn)子的凸位與凹轉(zhuǎn)子的凹位順利配合旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的目的還可以通過以下措施來達到凸轉(zhuǎn)子是一個凸位的轉(zhuǎn)子，凹轉(zhuǎn)子是一個凹位的轉(zhuǎn)子，它們都裝入一個像缺圓的雙圓弧形線的8字缸體室內(nèi)。凸轉(zhuǎn)子也可是有兩個凸位或兩個凸位以上的轉(zhuǎn)子，凹轉(zhuǎn)子也可是有兩個凹位或兩個以上凹位的轉(zhuǎn)子，具有兩個凸位的凸轉(zhuǎn)子可和兩個具有一個凹位或兩凹位的凹轉(zhuǎn)子配合裝在缸體內(nèi)。相互耦合的齒輪(3)可以是相同的圓齒輪，或者是兩個相同的非全圓齒輪。
圖1為凸轉(zhuǎn)子的結(jié)構示意圖;
圖2為凹轉(zhuǎn)子的結(jié)構示意圖;
圖3為缺圓形狀缸體的結(jié)構示意圖;
圖4為像缺圓8字形狀的缸體結(jié)構示意圖;
圖5為缸蓋的結(jié)構示意圖。
圖6為本發(fā)明的工作原理結(jié)構流程圖;
圖7為本發(fā)明的外形結(jié)構示意圖;
圖8為凸轉(zhuǎn)子采用兩個凸位，凹轉(zhuǎn)子采用兩個凹位的結(jié)構示意圖;
圖9為凸轉(zhuǎn)子采用兩個凸位，凹轉(zhuǎn)子采用一個凹位的結(jié)構示意圖;
圖10為兩個非全圓齒輪配合的結(jié)構示意圖;
圖11為兩非全圓齒輪嚙合的周長曲線原理圖;
圖12為由兩個非全圓齒輪配合時的工作結(jié)構示意圖;
本發(fā)明下面將結(jié)合附圖(實施例)作進一步詳述參照圖1，凸轉(zhuǎn)子(4)是在一個轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子上鑲嵌一個或一個以上的鑲件(按與其配合凹轉(zhuǎn)子需要而設計鑲件的數(shù)目)。要求轉(zhuǎn)子的凸位面(工作時的受力面)盡可能與轉(zhuǎn)子半徑成一直線;也可以轉(zhuǎn)子的凸面與半徑成少許角度，以方便設計用螺絲將鑲件鑲嵌在轉(zhuǎn)子上。鑲件的內(nèi)圓弧面與轉(zhuǎn)子的圓弧面是相配合的，鑲件的外圓弧與之配合汽缸的圓弧也是相配合的。
參照圖2，凹轉(zhuǎn)子(5)是在轉(zhuǎn)軸大一級的轉(zhuǎn)子上切削一個或一個以上的凹位(按與其相配合凸轉(zhuǎn)子的需要來設計凹位的數(shù)目)。其特點是凹轉(zhuǎn)子的凹位與凸轉(zhuǎn)子配合旋轉(zhuǎn)時，使凸轉(zhuǎn)子的凸位與凹轉(zhuǎn)子的凹位有很好的配合來度過非做功的旋轉(zhuǎn)角度。
參照圖3，最簡單的缸體(1)是缺圓形狀的缸體，它套在凸轉(zhuǎn)子(4)上;其圓缸體的缺位斷面是弧形，與凹轉(zhuǎn)子(5)的圓面弧形相配合。斷面也可以成平面形，與凹轉(zhuǎn)子面接近配合達到密封成工作室。
參照圖4，它是一個像缺圓的8字缸體(1)，可使凸轉(zhuǎn)子(4)、凹轉(zhuǎn)子(5)在缸體內(nèi)配合旋轉(zhuǎn)等。缸體的形狀是根據(jù)設計時適合轉(zhuǎn)子在缸體內(nèi)形成配合旋轉(zhuǎn)的工作室。
參照圖5，缸蓋(2)是用來支承轉(zhuǎn)子和蓋在缸體(1)上起到密封的作用。缸蓋通過支承轉(zhuǎn)子在汽缸側(cè)壁上，使轉(zhuǎn)子在缸體內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)的密封工作室。其上開有支承轉(zhuǎn)子軸承孔(6)及潤滑油孔道(7)。
參照圖6、圖7，本實用新型由缸體(1)、缸蓋(2)、齒輪(3)、凸轉(zhuǎn)子(4)、凹轉(zhuǎn)子(5)組成。凸轉(zhuǎn)子(4)和凹轉(zhuǎn)子(5)分別裝入一個像缺圓的雙圓弧形的8字缸體室內(nèi)，通過前后缸蓋(2)的軸承孔(6)支承兩轉(zhuǎn)子在汽缸壁上，蓋在缸體密封，使兩轉(zhuǎn)子貼室壁滑動，形成圓弧形的旋轉(zhuǎn)工作室。然后在兩轉(zhuǎn)子軸上裝上兩個相同的齒輪(3)相互耦合，使凸轉(zhuǎn)子的凸位與凹轉(zhuǎn)子的凹位順利配合旋轉(zhuǎn)，兩轉(zhuǎn)子通過齒輪耦合作同步的相反方向旋轉(zhuǎn)。當壓縮氣體從進氣口(8)注入時，凸轉(zhuǎn)子的凸位受力面受力的方向與凸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸半徑相垂直，形成90°的工作夾角，此時凸轉(zhuǎn)子由凸面受力而獲得最大扭距向順時方向旋轉(zhuǎn)，凹轉(zhuǎn)子軸由齒輪與凸轉(zhuǎn)子軸齒輪耦合作逆時針方向配合凸轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。從圖(6a)至圖( )，凸轉(zhuǎn)子都是受壓縮氣體的壓力而旋轉(zhuǎn)。到圖(6d)時，進氣口(8)關閉，停止進氣;排氣口(9)開始排氣。此時兩轉(zhuǎn)子靠慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。凹轉(zhuǎn)子軸凹位配合凸轉(zhuǎn)子軸凸位度過非做功的旋轉(zhuǎn)角度，使之回復到圖(6a)位置。此時進氣口(8)再次打開進氣，與此同時凸轉(zhuǎn)子再次做功旋轉(zhuǎn)，也對上次旋轉(zhuǎn)做功未排出的剩余氣體進行掃氣，如圖(6e)和圖(6f)。由此不斷循環(huán)。壓縮氣體通過旋轉(zhuǎn)活塞動力機的轉(zhuǎn)換，使凸轉(zhuǎn)子軸獲得高效率的動力輸出。
當圖6的進排氣口相反時，凸轉(zhuǎn)子軸由動力作逆時針轉(zhuǎn)，凹轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)活塞動力轉(zhuǎn)換機就變成空氣壓縮機了。所以旋轉(zhuǎn)活塞動力轉(zhuǎn)換機是可以將能量相互轉(zhuǎn)換的。
由于一個凸位的轉(zhuǎn)子配一凹位的轉(zhuǎn)子工作時，凸轉(zhuǎn)子工作的圓面受較大的壓力傳到軸承，使軸承受高壓力的條件下運轉(zhuǎn)而降低使用壽命。這對造大型的動力轉(zhuǎn)換機是最大的弱點。
解決方法是用兩個凸位或兩個凸位以上的凸轉(zhuǎn)子和用兩個凹位或兩個凹位以上的凹轉(zhuǎn)子配合同時工作，如圖8所示。用一個凸轉(zhuǎn)子(兩個凸位)和兩個凹轉(zhuǎn)子(兩個凹位)配合，三個轉(zhuǎn)子軸裝有同樣的齒輪相互耦合旋轉(zhuǎn)。從圖中可以看到，兩個進氣口(8)同時注進壓縮氣體，由于凸轉(zhuǎn)子的兩個凸位是對稱的，所以受壓力工作時，凸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸軸承受到的力由轉(zhuǎn)子圓面對稱受力的相互抵消而大大減小。從而大大延長旋轉(zhuǎn)活塞動力轉(zhuǎn)換機的使用壽命。這種不限于一個凸轉(zhuǎn)子配一個凹轉(zhuǎn)子的結(jié)構最適宜造大型的旋轉(zhuǎn)活塞動力轉(zhuǎn)換機。尤其應用在蒸汽發(fā)電和水力發(fā)電等。所不同的是水力發(fā)電時進氣口注入的是水而不是氣體。
如圖9所示，也是一種具有兩個凸位的轉(zhuǎn)子(4)和兩個具有1個凹位的轉(zhuǎn)子(5)配合裝在缸體(1)內(nèi)，由一定比例的齒輪耦合旋轉(zhuǎn)工作。
參照圖10，非全圓齒輪的結(jié)構是齒輪上的齒按設計要求，使分布在齒輪上的齒有不同節(jié)徑(即各部分齒與齒輪圓心有不同的圓心距)。從圖10的兩個非全圓齒輪齒合旋轉(zhuǎn)中可知，由于齒輪的齒有部分是不同節(jié)徑的，所以在配合轉(zhuǎn)動時，兩軸就出現(xiàn)小量不同變化的角度旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)使凹轉(zhuǎn)子更好地配合凸轉(zhuǎn)子度過非做功的旋轉(zhuǎn)角度。即圖9、圖12所示的容積(10)減小到最低限度。圖11就是兩個相同非全圓齒輪配合旋轉(zhuǎn)工作的周長圖。圖9、圖12是利用非全圓齒輪結(jié)構設計配合工作的動力轉(zhuǎn)換機圖。利用非全圓齒輪設計配合旋轉(zhuǎn)活塞動力轉(zhuǎn)換機，可設計制造要求轉(zhuǎn)換效率更高的動力轉(zhuǎn)換機。
本發(fā)明可設計為多轉(zhuǎn)子并列式或串列式等。其通過轉(zhuǎn)子在密封的圓弧形工作道旋轉(zhuǎn)工作，都能獲得高效率的動力轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點在旋轉(zhuǎn)工作時的摩擦力極少，通過凸轉(zhuǎn)子在每個工作循環(huán)的起止都可獲得最大的扭矩旋轉(zhuǎn)，故高效節(jié)能。用此機工作原理設計的內(nèi)燃機，可使工作容積(膨脹容積)比進氣容積(吸氣容積)大，充分利用爆炸膨脹所做的功。此機可用于水力和火力發(fā)電，以及在汽車、飛機、船舶和壓縮機等方面使用，其能量轉(zhuǎn)換效率是很高的，有效地節(jié)省能源，且結(jié)構簡單合理，使用壽命長。
權利要求
1.一種高效旋轉(zhuǎn)活塞動力轉(zhuǎn)換機，包括缸體(1)、缸蓋(2)、齒輪(3)，其特征在于還有凸轉(zhuǎn)子(4)、凹轉(zhuǎn)子(5)，凸轉(zhuǎn)子(4)和凹轉(zhuǎn)子(5)分別裝入缸體(1)內(nèi)，通過前后缸蓋(2)的軸承孔(6)支承凸轉(zhuǎn)子(4)、凹轉(zhuǎn)子(5)在缸體(1)壁上，缸蓋(2)蓋在缸體(1)上密封，在凸轉(zhuǎn)子(4)、凹轉(zhuǎn)子(5)軸上裝上兩個相同的齒輪(3)相互耦合，使凸轉(zhuǎn)子(4)的凸位與凹轉(zhuǎn)子(5)的凹位順利配合旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權利要求1所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于凸轉(zhuǎn)子(4)是一個凸位的轉(zhuǎn)子，凹轉(zhuǎn)子(5)是一個凹位的轉(zhuǎn)子，它們都裝入一個像缺圓的雙圓弧形線的8字缸體(1)室內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于凸轉(zhuǎn)子(4)也可是有兩個凸位或兩個凸位以上的轉(zhuǎn)子，凹轉(zhuǎn)子(5)也可是有兩個凹位或兩個以上凹位的轉(zhuǎn)子，具有兩個凸位的凸轉(zhuǎn)子(4)可和兩個具有一個凹位或兩凹位的凹轉(zhuǎn)子(5)配合裝在缸體(1)內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于相互耦合的齒輪(3)可以是相同的圓齒輪，或者是兩個相同的非全圓齒輪。
全文摘要
一種高效旋轉(zhuǎn)活塞動力轉(zhuǎn)換機，由缸體、缸蓋、齒輪、凸轉(zhuǎn)子、凹轉(zhuǎn)子等組成。凸轉(zhuǎn)子和凹轉(zhuǎn)子分別裝入一個像缺圓的雙圓弧形線的8字缸體室內(nèi)，通過前后缸蓋的軸承孔支承兩轉(zhuǎn)子在汽缸壁上，蓋在缸體密封，使兩轉(zhuǎn)子貼室壁滑動，形成圓弧形的旋轉(zhuǎn)工作室。由于本發(fā)明在旋轉(zhuǎn)循環(huán)工作時的摩擦力極少，通過凸轉(zhuǎn)子在每個工作循環(huán)起止都可獲得最大的扭矩旋轉(zhuǎn)，故高效節(jié)能，使用壽命長，可用于水力和火力發(fā)電，以及在汽車、飛機、船舶和壓縮機方面。
文檔編號F01C1/08GK1104713SQ9311532
公開日1995年7月5日 申請日期1993年12月29日 優(yōu)先權日1993年12月29日
發(fā)明者盧章根 申請人:盧章根