專利名稱：內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性地涉及內(nèi)燃機(jī)，尤其涉及轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是在附屬權(quán)利要求1中所陳述類型的轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
提高傳統(tǒng)排氣內(nèi)燃機(jī)的總效率的趨勢(shì)之一是由旋轉(zhuǎn)活塞(它能將膨脹的高壓燃?xì)獾哪芰哭D(zhuǎn)變成驅(qū)動(dòng)軸的直接旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))取代該發(fā)動(dòng)機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。正如所知的Wankel發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在該領(lǐng)域已得到最大程度的發(fā)展，但由于諸如密封材料的問題，不能設(shè)法取代往復(fù)運(yùn)動(dòng)式的發(fā)動(dòng)機(jī)，針對(duì)轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)研制還進(jìn)行了其它嘗試這種轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)轉(zhuǎn)子至少由一股膨脹氣體的噴射流驅(qū)動(dòng)，該噴射流在轉(zhuǎn)子的圓周上施加一切向壓力借以將膨脹氣體的一部分能量轉(zhuǎn)換成作用在所述轉(zhuǎn)子上的一驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)的例子是渦輪機(jī)，特別是氣體渦輪機(jī)，它在某些定義明確的領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。主要從文獻(xiàn)中得知，內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)已眾所周知，其中轉(zhuǎn)子由膨脹燃燒氣體的一系列連續(xù)的脈沖驅(qū)動(dòng)。
該發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)例被發(fā)表在德國(guó)專利出版物DE1476913A1上，原則上在此公開的裝置，是一個(gè)多級(jí)渦輪機(jī)，它包括間隔排列設(shè)置有間隔室的一轉(zhuǎn)子，間隔室具有沿轉(zhuǎn)子圓周切線方向的開口。在運(yùn)行時(shí)，將高壓氣體射流的脈沖沿切線方向注入所述的室。脈沖不僅在進(jìn)入時(shí)，而且在室內(nèi)多級(jí)膨脹期間，都將把主動(dòng)力和反作用力施加到轉(zhuǎn)子上，做為一個(gè)比較方案。同一出版物公開了至少在渦輪機(jī)的第一級(jí)膨脹內(nèi)，通過轉(zhuǎn)子上內(nèi)燃燒室的設(shè)置和運(yùn)行產(chǎn)生高壓氣體脈沖的可能性。
緊隨其膨脹的第一階段，將燃燒氣體經(jīng)合適的但相對(duì)長(zhǎng)的輸送管注入反復(fù)膨脹的渦輪機(jī)的以下階段，注入燃燒室內(nèi)的燃料燃燒在確定容積內(nèi)進(jìn)行，至少在膨脹的第一階段，膨脹氣體將把往復(fù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的脈沖施加在轉(zhuǎn)子的圓周上。由于在以下膨脹階段和設(shè)置在其中多個(gè)彎頭之間膨脹氣體流經(jīng)比較長(zhǎng)的路徑，混合的解決方案似乎很難足夠有效地取代已知的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。
發(fā)表在被授予Zettner的美國(guó)專利4,590,761上的現(xiàn)有技術(shù)裝置也包括其間帶有凹槽的間隔燃燒室，這些凹槽環(huán)繞轉(zhuǎn)子外圓周設(shè)置。各凹槽為在相關(guān)燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的氣體射流起一個(gè)膨脹室的作用。定子在其內(nèi)圓周上具有可伸縮的反作用式元件。它可移入凹槽受到氣體射流作用保留產(chǎn)生作用在轉(zhuǎn)子和定子上相反方向的力，從而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于已知的裝置包括大量由凸輪控制的可移動(dòng)組件，因而，它似乎太復(fù)雜，又由于燃料的燃燒僅在節(jié)流排氣口的開式室內(nèi)進(jìn)行，使其熱效率與要在實(shí)際應(yīng)用中可相比尚不夠高。
在已發(fā)表的德國(guó)專利說明書DE1601577A2中公開了另一類型的裝置，在此公開的裝置包括沿定子圓周等距離間隔設(shè)置的兩個(gè)燃燒室。在這些燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的燃?xì)庖灶A(yù)定時(shí)間間隔排入一根通常為蛇形的膨脹管，該膨脹管由各室的彎曲壁部所限定，其某些部分既安置在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上又在所述定子上。當(dāng)假定發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中時(shí)，所述的各室依次相互連接，以便燃燒氣體的多級(jí)以及隨后的燃?xì)馀蛎浹厍芯€方向向轉(zhuǎn)子上施加交替能動(dòng)和反沖的驅(qū)動(dòng)脈沖。膨脹燃?xì)庾罱K通過在大氣壓中穿過定子的一根導(dǎo)管排入大氣。給已公開的裝置下一個(gè)結(jié)論，即該裝置至少在提供具有以可行效率使用的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩方面幾乎不能用于實(shí)際運(yùn)行，通常的蛇形膨脹管似乎太長(zhǎng)且體積太大。在該膨脹管中可產(chǎn)生實(shí)際上恒定水準(zhǔn)的的持久反壓，室內(nèi)連續(xù)的燃燒脈沖之間的相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)期，出現(xiàn)在所述管內(nèi)的燃?xì)饪赡艿竭_(dá)準(zhǔn)滯流狀態(tài)，由于所述太長(zhǎng)的時(shí)間間隔，以及膨脹管相對(duì)大的容積允許膨脹燃?xì)獾退倬徛蒯尫胚M(jìn)入大氣，因而可料想通過所述膨脹管氣體的流量速比率實(shí)際上很低的。位于轉(zhuǎn)子室能動(dòng)和/或反沖的驅(qū)動(dòng)壁部分之間的長(zhǎng)壁部分就轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生而言，如果沒有反作用的影響，至少完全不起作用。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供克服已知相關(guān)類型發(fā)動(dòng)機(jī)一些或全部所述缺點(diǎn)的內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及基于高能膨脹燃?xì)馔ㄟ^施加到轉(zhuǎn)子上連續(xù)系列一沿切線方向的脈沖驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)的原理而運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)。特別，本發(fā)明試圖提供運(yùn)行期間具有最小能量損失，從而高熱效率和機(jī)械效率的內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的一深遠(yuǎn)相關(guān)的目的是提供至今還沒有的低燃料消耗的一發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)能以不同類型的燃料(尤其是液態(tài)或氣體氫)，以一種順利方式運(yùn)行。本發(fā)明的另一目的是提供轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)使其以相當(dāng)多的優(yōu)勢(shì)取代傳統(tǒng)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供根據(jù)本發(fā)明以對(duì)環(huán)境友好的方式運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的一種方法，通過在其廢氣中產(chǎn)生如果有也是低比率的有害氣體。大家公認(rèn)，只有通過提供一種轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)其中已知的原理和物理效果，同時(shí)得到確認(rèn)才能實(shí)現(xiàn)上述綜合的目的，已知的原理和物理效果，例如避免使用往反移動(dòng)的組件，使用和利用至少在某一運(yùn)行期間用于儲(chǔ)存動(dòng)能的高慣性矩轉(zhuǎn)子，燃燒在絕熱空間內(nèi)的完全燃料混合物以便進(jìn)行絕熱燃燒，通過起爆允許和利用燃料燃燒，從而可獲得更高的燃燒速率和壓力。
根據(jù)本發(fā)明提供的一內(nèi)燃料缸式發(fā)動(dòng)機(jī)包括被安裝成可旋轉(zhuǎn)并使其起發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)子作用的一環(huán)形內(nèi)部之元件，以及被安裝成固定并使其起發(fā)動(dòng)機(jī)定子作用的同心環(huán)形外部元件，配置轉(zhuǎn)子和定子使定子的內(nèi)圓周至少在其某一預(yù)定圓周部分密封圍繞轉(zhuǎn)子。安裝轉(zhuǎn)子和定子以便使其繞軸心相對(duì)旋轉(zhuǎn)，定子設(shè)置有至少兩個(gè)環(huán)繞所述圓周等間距的燃燒室，各燃燒室具有沿切線方向通向朝向轉(zhuǎn)子所述圓周的一排氣口。各燃燒室還具有至少一燃料入口，通過該燃料入口的氧氣或空氣和燃料以一預(yù)定量形成可燃混合物，將其以一預(yù)定時(shí)間間隔注入燃燒室。燃燒室還包括起爆裝置或促使被注入所述燃燒室的可燃混合物燃燒的裝置，將轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成一通常環(huán)形的體旋轉(zhuǎn)，它具有通過許多輻條以剛性，扭矩傳輸?shù)姆绞脚c中心軸連接的外環(huán)形體。所述的中心軸至少在其端部由環(huán)形體向外伸出，其被安裝做為發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸。環(huán)形體設(shè)置有許多適于接收通過其排氣口，由燃燒室排出膨脹高壓燃?xì)鈿怏w射流的凹槽，原因在于當(dāng)定子相對(duì)轉(zhuǎn)子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間，凹槽暫時(shí)，依次地面向所述的排氣口。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)新特點(diǎn)轉(zhuǎn)子包括至少兩轉(zhuǎn)子環(huán)片，其包括具有一通行內(nèi)面的環(huán)片，在運(yùn)行期間通過該內(nèi)面，一股連續(xù)的氣流(例如空氣)能沿軸向穿過轉(zhuǎn)子。將轉(zhuǎn)子上凹槽的形狀設(shè)計(jì)成至少一組通行的膨脹槽通過將燃?xì)獾哪芰哭D(zhuǎn)換成以沿切線方向作用在轉(zhuǎn)子環(huán)片上以脈沖的形式施加的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，能使轉(zhuǎn)子連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的另一新穎特征在于當(dāng)沿至少一轉(zhuǎn)子環(huán)片外圓周膨脹槽的入口面對(duì)沿定子內(nèi)圓周的所述排氣口這段時(shí)間隔內(nèi)，各膨脹槽為由燃燒室的所述排氣口向轉(zhuǎn)子環(huán)片內(nèi)面的燃燒氣體提供一直通的連續(xù)接件。
附圖的簡(jiǎn)要說明參照附圖，舉例說明，通過對(duì)以下最佳實(shí)施例的描述將會(huì)明顯地看到，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1為體現(xiàn)本發(fā)明的轉(zhuǎn)起式發(fā)動(dòng)機(jī)的透視圖，它包括四個(gè)相同的環(huán)片，其中各定子環(huán)片包括兩燃燒室。
圖2為圖1所示轉(zhuǎn)起式發(fā)動(dòng)機(jī)的一環(huán)片的透視圖。
圖3為圖2所示環(huán)片的局部頂視圖，其中將定子環(huán)片，的環(huán)形蓋板和轉(zhuǎn)子環(huán)片的蓋盤移開以顯示出一燃燒室和發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)片的一組膨脹槽。
圖4表示發(fā)動(dòng)機(jī)定子環(huán)片的環(huán)形體的透視圖還表示與其定位件和底座配置在一起弓形密封件；圖5表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子環(huán)片的局部正視圖。
圖6表示如圖5所示轉(zhuǎn)子環(huán)片的環(huán)形片的高位透視圖。
圖7為一轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)片一部分的高位局部透視圖，再次將其環(huán)蓋和蓋盤移開以顯示燃燒室的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和與此連帶的弓形密封件。
圖8為與圖6相似的視圖，僅僅表示出轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子環(huán)片一改良型的環(huán)形片；而圖9為體現(xiàn)本發(fā)明的四環(huán)片轉(zhuǎn)起式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子一可供選擇實(shí)施例的正面透視圖。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
舉例說明，如圖1到圖9的附圖，如在最佳實(shí)施例中所示，體現(xiàn)本發(fā)明的內(nèi)燃轉(zhuǎn)動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)具有一定子1和轉(zhuǎn)子2它們分別由四個(gè)形狀相同的定子環(huán)片10和四個(gè)形狀相同的轉(zhuǎn)子環(huán)片20構(gòu)成，環(huán)片沿主軸21同軸排成一直線，各定子環(huán)片1包括一環(huán)形體11，其一側(cè)面在由環(huán)蓋12封蓋。各轉(zhuǎn)子環(huán)片20由環(huán)形片23和蓋盤24構(gòu)成，蓋盤24的直徑與環(huán)形片23的側(cè)面直徑相等，并封裝于其上將轉(zhuǎn)子2設(shè)計(jì)形成具有相對(duì)較高轉(zhuǎn)動(dòng)慣量通常為環(huán)形的體旋轉(zhuǎn)。為確保這一點(diǎn)，通過許多輻條22以剛性，轉(zhuǎn)矩傳遞的方式將四個(gè)環(huán)形片23和四個(gè)蓋盤24構(gòu)成的環(huán)形體連接到主軸21上，主軸由轉(zhuǎn)子2兩端面部分伸出，起發(fā)動(dòng)機(jī)主軸21的作用。本發(fā)明轉(zhuǎn)子2的一主要新穎特征是其具有一通行的內(nèi)面4，在操作期間通過該內(nèi)面4一連續(xù)的空氣流可沿軸向通過轉(zhuǎn)子2，圖2表示一發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)片的透視圖，其本身可單獨(dú)在一定的低功率范圍內(nèi)工作。由于全部的附圖，發(fā)動(dòng)機(jī)相同的組件使用相同的符號(hào)。這里不需要對(duì)圖2中的發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)片進(jìn)行詳細(xì)的重復(fù)描述，如圖3和4所示，各環(huán)形體11設(shè)置有自定子1的內(nèi)圓周徑向且等距離環(huán)繞的兩燃燒室13，各燃燒室13具有排氣口14和燃料入口15。除了例如燃料、液體氫以及壓縮空氣或氧氣以外，而且如果需要還可將水以可控量和一預(yù)定時(shí)間間隔通過燃料入口15注入燃燒室13。再如圖3，4和7所示，定子的各環(huán)形體11還包括容納一弓形密封件3的插座17，和各燃燒室13的火花塞16的腔，同時(shí)各轉(zhuǎn)子環(huán)片20的環(huán)形片23包括對(duì)于各燃燒室13有一組三個(gè)連續(xù)膨脹槽25，26和27，正如圖3和5到7所示，為確保絕緣燃燒做好足夠準(zhǔn)備，發(fā)動(dòng)機(jī)具有絕熱材料，最好采用耐熱陶瓷襯里的燃燒室13，排氣口14和膨脹槽25，26，27，轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)子環(huán)片20沿其外圓周采用相似的絕熱材料，最好為耐熱陶瓷襯里的發(fā)動(dòng)機(jī)組件。定子環(huán)片10的內(nèi)圓周在燃燒室13的排氣口14沿切線方向通向朝著轉(zhuǎn)子2的所述圓周的圓周部分，設(shè)置有用于定子環(huán)片10和轉(zhuǎn)子2之間密封但仍可旋轉(zhuǎn)地連接的密封裝置。將設(shè)置作為密封裝置的弓形密封件3靠預(yù)應(yīng)力彈簧裝置(圖中未示出)的作用插進(jìn)凹入定子環(huán)片10內(nèi)圓周適宜的插座17中。各弓形密封件3具有一通行開口30，從而使高壓燃燒氣體可在沿著相應(yīng)轉(zhuǎn)子環(huán)片20的外圓周所述膨脹槽25、26、和27的入口面向沿著定子1的內(nèi)圓周所述的排氣口14的時(shí)間間隔內(nèi)自燃燒室13的排氣口14向著轉(zhuǎn)子2的方向自由地流入膨脹槽25、26和27，弓形密封件3為可能替換的磨損件，由適當(dāng)?shù)奶疾牧现瞥伞８鞴蚊芊饧?設(shè)置有呈圓環(huán)形片狀，橫斷面形狀的兩密封凸緣31，32自密封件3的弓形內(nèi)圓周沿著開口30兩側(cè)的平行線凸出，它們相互匹配接合，形成沿相應(yīng)轉(zhuǎn)子環(huán)片20的陶瓷外圓周靠著轉(zhuǎn)子2的環(huán)形滑動(dòng)力密封表面28，29的氣密密封。該周界密封裝置的設(shè)計(jì)允許發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單的用水進(jìn)行潤(rùn)滑。如圖所示，各發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室具有深度為1cm，大約8cm3的容積，排氣口具有0.5×1cm的標(biāo)稱截面，狀如本質(zhì)已知的拉伐爾噴管。燃料入口設(shè)置在噴射后可使燃料迅速混合完全燃燒的位置上。最好再借助本質(zhì)已知的平面滑動(dòng)閥，完成和控制高壓空氣或氧氣，燃料(最好為氫)的定時(shí)供給以及可選擇地通過燃料入口15將水引入燃燒室13，定子1和轉(zhuǎn)子2之間一般旋轉(zhuǎn)圓周的標(biāo)稱半徑為12cm。定子環(huán)片10和轉(zhuǎn)子環(huán)片20厚度各為4cm。環(huán)形體11的厚度為2.5cm，環(huán)蓋12的厚度達(dá)1.5cm。同樣，環(huán)形片23的厚度為2.5cm，蓋盤24的厚度為1.5cm。轉(zhuǎn)子2上內(nèi)面4的半徑為8cm，正如從圖中看到的，很容易將定子1的環(huán)片10排成一行，沿軸向環(huán)繞定子1的外圓周設(shè)置的帶螺紋的桿(未標(biāo)出)將它們結(jié)合一體。由上述所標(biāo)出的尺寸，轉(zhuǎn)子環(huán)片的最大“直徑”(沿通過兩相對(duì)燃燒室中心點(diǎn)的線所測(cè)量的)達(dá)43.2cm。同時(shí)，最佳輕金屬環(huán)形體11及環(huán)蓋12的外部直徑為32cm。各發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)片的重量(不包括主軸21)在8.7至8.8kg左右，以使四個(gè)環(huán)片發(fā)動(dòng)機(jī)包括16個(gè)燃燒室13，總重共達(dá)近35kg(不包括30cm長(zhǎng)的主軸21)。
圖3和5到7清楚地表明轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)子環(huán)片20包括兩組膨脹槽25、26和27。將各組膨脹25、26和27的入口沿轉(zhuǎn)子環(huán)片20的外圓周以相互預(yù)定間隔的關(guān)系設(shè)置。膨脹槽25，26，27為朝向轉(zhuǎn)子2的內(nèi)面4的窄截面槽，它們凹入環(huán)形片23的一側(cè)面。當(dāng)由其旋轉(zhuǎn)方向看去時(shí)，膨脹槽25，26，27具有向前向后限定的圍壁部分，而其向前向后的圍壁部分，始自沿轉(zhuǎn)子2的外圓周的入口，象渦輪葉片狀弓形壁部分。在體現(xiàn)本發(fā)明的轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)其它最佳實(shí)施例中的膨脹槽可以不同。在圖8中所示的一可供選擇的設(shè)計(jì)中(沒有主軸21和輻條22)，一環(huán)形片23′有一側(cè)面在其外圓周上設(shè)置有一軸向凸出的環(huán)形緣，并且有一個(gè)直徑與相同的蓋盤24，安裝在環(huán)形片23′的所述帶緣側(cè)面上。在此可供選擇的實(shí)施例中，各組槽包括兩膨脹槽25′、26′，作為設(shè)置在環(huán)形片23′上的通行槽，當(dāng)由其旋轉(zhuǎn)的方向看時(shí)，它們開始于沿環(huán)形23的外圓圍從其入口向前的方向切入，在其側(cè)面方向上向后彎曲，通到環(huán)形片23′的所述帶緣的側(cè)面。由此，膨脹槽25′和26′直接與轉(zhuǎn)子2的內(nèi)面4連接，由于環(huán)形片23′帶緣側(cè)面在所述側(cè)面的無緣內(nèi)環(huán)形部分和蓋盤24沿徑向朝著轉(zhuǎn)子2內(nèi)面4的方向之間提供一環(huán)形中空空間。
圖4和圖5表示弓形密封件3的最佳設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，由圖示可看到，其插座17凹入環(huán)形體11和定子環(huán)片10的環(huán)蓋12的內(nèi)圓周上，當(dāng)將轉(zhuǎn)子2插入定子1或沿軸向移出時(shí)，插座17所具有的徑向深度可使弓形密封件3克服預(yù)應(yīng)力彈簧裝置的作用，由徑向抽出。(上面已提及但未在圖上標(biāo)出)。圖形還進(jìn)一步表示沿自弓形密封件3的弓形內(nèi)圓周開口30兩側(cè)的平行線凸出的兩密封凸緣31，32的圓環(huán)形片狀的一橫截面。即密封凸緣32被嚙合，提供一靠著環(huán)形滑動(dòng)和密封表面29的氣密密封，沿著最好是陶瓷襯里的轉(zhuǎn)子環(huán)片20的環(huán)形片23的外圓周。以相同的方式，密封凸緣31與轉(zhuǎn)子環(huán)片20的陶瓷襯里的蓋盤24的環(huán)形密封表面28相對(duì)應(yīng)并提供一氣密密封。弓形密封件3的開口30形成足夠的寬度以使溫度在1500和1600K之間的膨脹燃?xì)?即使在完全燃燒之后的而在膨脹前，將另外的水注入燃燒室13，在其膨脹時(shí)不會(huì)通過排氣口14直接與弓形密封件3接觸而使其膨脹，另一方面，在操作期間，當(dāng)它們與所述密封件3正好面對(duì)時(shí)弓形密封件3的周長(zhǎng)保證了各密封件3能將同組的膨脹槽25、26的入口同時(shí)密封住。
根據(jù)運(yùn)行的觀點(diǎn)(以下將進(jìn)一步詳細(xì)地描述)，本發(fā)明的重要特征在于在運(yùn)行期間將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子2的兩端部打開，具有一通行的內(nèi)側(cè)面4，經(jīng)過它一連續(xù)的大氣流沿軸向通過轉(zhuǎn)子2，這一點(diǎn)通過提供環(huán)形片23或23`和轉(zhuǎn)子2的主軸21之間經(jīng)輻條22的傳輸轉(zhuǎn)矩連接得到很大增強(qiáng)，根據(jù)本發(fā)明的又一特性至少轉(zhuǎn)子2的一些輻條22被設(shè)計(jì)成形。用在運(yùn)行中，作為產(chǎn)生和維持一低壓(最好由5到20Kpa)空間的軸向風(fēng)機(jī)葉片，通過內(nèi)側(cè)面4，產(chǎn)生和維持軸向大氣流用于從膨脹槽25、26、27；25′、26′清除剩余的膨脹燃?xì)猓沂罐D(zhuǎn)子2冷卻，在內(nèi)側(cè)面4的一端面部分可設(shè)置具有吸濾器的一進(jìn)氣室，在其另一端部有用于在將膨脹燃?xì)忉尫湃氪髿馇暗牧硪皇摇?br> 為有效正常地運(yùn)行，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)的附圖和以上所描述的，其必須結(jié)合已知的輔助設(shè)備例如起動(dòng)裝置，這樣在最初的點(diǎn)火之間及過程中帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)；最好，電噴射裝置能控制噴射氧氣(或高壓空氣)，燃料，最好為氫氣并且做為最佳的選擇，還可有預(yù)定量水，以可控制的方式注入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室13；另外，最好，是電子裝置用于有效地控制混合在燃燒室13內(nèi)被注射燃料通過火花塞16的點(diǎn)火，其中在自動(dòng)車輛領(lǐng)域的各種實(shí)施例中，一適宜的齒輪箱，最好為已知電控自動(dòng)裝置。參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)的功能與上述提及的輔助裝置，在一本發(fā)明最佳最新的實(shí)施例中，是由電路板計(jì)算機(jī)整體控制的。
在下文中，運(yùn)行轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)最佳實(shí)施例的最好和可供選擇的模式與其一定的特性數(shù)據(jù)一起將以更加詳細(xì)的方式進(jìn)行描述。
根據(jù)本發(fā)明一最好模式方法的一股特性，由間歇注入運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，其注入量取決于主發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的需要，根據(jù)膨脹槽組25、26、27或25′、26′的組數(shù)控制預(yù)定連續(xù)的間隔，其沿圓周的間隔關(guān)系、轉(zhuǎn)子2實(shí)際的旋轉(zhuǎn)速度、氧氣或空氣和燃料將形成燃料的混合，從而完成在燃燒室13內(nèi)的燃燒；通過控制點(diǎn)火或自發(fā)的燃燒，最好通過引爆使燃料混合，通過在一恒氣的體積下將所述燃燒室13保持密封下，直到其達(dá)到最大的燃燒壓力值，將高壓燃?xì)馀蛎洠詈靡来芜M(jìn)行三個(gè)或至少兩膨脹步驟，經(jīng)燃燒室13的排氣口14，通過燃燒將氣體以脈沖的形式直接沿切線方向注入膨脹槽25、26、27或25′、26′，通過轉(zhuǎn)子2相對(duì)于定子1的旋轉(zhuǎn)，膨脹槽25、26、27或25′、26′的圓周入口臨時(shí)與燃燒室13的排氣口14呈互相面對(duì)的關(guān)系；通過轉(zhuǎn)子2低壓的中空內(nèi)側(cè)面4，可由膨脹槽25、26、27或25′、26′除去膨脹燃燒氣體。在運(yùn)行期間通過引爆燃燒已在燃燒室13內(nèi)結(jié)束，沿旋轉(zhuǎn)的方向，第一膨脹槽25到達(dá)面對(duì)有關(guān)燃燒室13的排氣口14的圓周位置，排出最在大靜壓和溫度的燃?xì)?，以切向熱氣體射流形式在第一膨脹槽25內(nèi)，而且它們膨脹同時(shí)施加相當(dāng)大的沖擊壓力，沖擊推力在所述槽的弓形前壁部分。膨脹槽25弓形前壁部分(與隨后膨脹槽26和27的前壁部分相類似)所形成的形狀，使試圖保持其運(yùn)動(dòng)方向的氣體微粒被連續(xù)改變其運(yùn)動(dòng)路徑，直到轉(zhuǎn)過略小于180°的角，同時(shí)，它們向轉(zhuǎn)子2的內(nèi)側(cè)面4移動(dòng)，其傳輸過程中氣體微粒連續(xù)傳輸，當(dāng)氣體微粒減速的同時(shí)，其所含能量還逐漸喪失。然而，由于氣體微粒作用于壁面部分以定常角速度旋轉(zhuǎn)，而半徑逐漸變小，這樣推進(jìn)速度減少，沿傳播的整個(gè)路徑進(jìn)行持久連續(xù)的能量傳遞，由于壁部分將壓力轉(zhuǎn)化成力，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而壁面不會(huì)逃避膨脹氣體顆粒的磁撞。弓形密封件3的周長(zhǎng)以及連續(xù)膨脹槽25和26之間的周邊距離已被選定使弓形密封件3將同時(shí)覆蓋膨脹槽25和26的周邊入口，從而將燃燒室13內(nèi)的剩余壓力保持以膨脹槽26的入口到達(dá)面對(duì)排氣出口14的位置上時(shí)，在此位置上，產(chǎn)生第二氣體射流，攜帶“第二階段”殘留燃?xì)獾哪芰勘慌湃肱蛎洸?6，正如上面所描述的，以同樣的方式它將被用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距的產(chǎn)生。在轉(zhuǎn)子環(huán)片20中具有帶三個(gè)連續(xù)膨脹槽25、26和27的一環(huán)形片23，即使在最后的膨脹槽27中仍進(jìn)行能量傳遞，其主要任務(wù)是保證從燃燒室13中除去低壓的剩余燃燒氣體這一點(diǎn)進(jìn)步得到完成，通過低壓和維持大氣的軸向流動(dòng)，以清除來自膨脹槽25、26、27或25′、26′的剩余膨脹燃?xì)?，冷卻轉(zhuǎn)子2，進(jìn)入并通過內(nèi)側(cè)面4。
為了達(dá)到其主要目標(biāo)和最好的性能，體現(xiàn)本發(fā)明的轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)使用液化氫和氧來運(yùn)行所加氧氣量要能充分氧化注入燃燒室13的氫氣為起動(dòng)，通過使用上述所提及的任何已知的起動(dòng)裝置，首先將轉(zhuǎn)子2設(shè)置成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，起動(dòng)所需的最小旋轉(zhuǎn)速度不高于60到80R.P.m。該數(shù)字為傳統(tǒng)往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的范圍。然而，由于，本發(fā)明轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子2可自由旋轉(zhuǎn)(不造成壓縮阻力)，通過使用常規(guī)性能的起動(dòng)裝置能很容易地實(shí)現(xiàn)600R.P.M的起始速度達(dá)到期望的轉(zhuǎn)速后，通過在燃燒室13內(nèi)的燃料入口15，注入氧，接著是氫并以火花塞16的方式點(diǎn)燃燃料混合物，發(fā)動(dòng)機(jī)開始。所有的這些運(yùn)行階段由適當(dāng)?shù)夭寮逵?jì)算機(jī)進(jìn)行電控，只要發(fā)動(dòng)機(jī)加熱到工作溫度，在絕熱狀態(tài)下，運(yùn)行的起始階段。將不能進(jìn)行燃燒，達(dá)到此溫度后，在運(yùn)行中將不再需要火花塞16，由于高溫隔熱，陶瓷襯里的燃燒室壁13本身使燃料混合物通過起爆自發(fā)地燃燒。主軸21旋轉(zhuǎn)最佳速度約為4000R.P.M。然而，在某些應(yīng)用領(lǐng)域中，可為更高的值甚至達(dá)到6000R.P.M，還可能是低得多的速度值。主軸21的旋轉(zhuǎn)速度由插件板計(jì)算機(jī)保持在其最佳值上。由負(fù)載情況變化及其它因素引起的超速或速度過低可自動(dòng)進(jìn)行修正。為切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，即停止主軸21的施轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為了增加控制閘對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)閘在無負(fù)載和其他情況下如果需要，在運(yùn)行可能的緊急模式中的作用，推薦的使用作用于主軸21的一盤狀制動(dòng)裝置。運(yùn)行最終的要求是；將燃料混合物的燃燒在被氣密密封的一定容積的燃燒室內(nèi)進(jìn)行，整個(gè)完全燃燒期間，為滿足此項(xiàng)要求，除了提供一適當(dāng)?shù)男螤畈⒕S持弓形密封件3氣密密封的效果外，與傳統(tǒng)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)比，本發(fā)明轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)的最高要求是，在一封閉的空間內(nèi)通過起爆燃燒的方式控制燃料的注入和引燃，到其第一膨脹槽25的入口到達(dá)面向燃燒室13相應(yīng)地排氣口14的旋轉(zhuǎn)位相的時(shí)候已經(jīng)完全在燃燒室13內(nèi)結(jié)束。實(shí)現(xiàn)上述要求導(dǎo)致燃燒氣體的膨脹。因而，能量的傳遞總是間或開始于最大壓力的普通存在的時(shí)間間隔里，舉如上述所描述的發(fā)動(dòng)機(jī)的一最佳實(shí)施例，在三個(gè)連續(xù)的步驟中(或壓力階段)，允許燃?xì)鈴娜紵?3膨脹的第一步從第一膨脹槽25的入口到達(dá)和面向裝有燃燒氣體燃燒室13(其中燃?xì)馐聦?shí)上是純水蒸氣，通過完全燃燒適當(dāng)劑量的氫和氧的混和物達(dá)到2500°K～2600°K范圍的峰值溫度，和8～16MPa之間的峰值壓力)的排氣口14開始。通過膨脹槽(26)的第二步跟著膨脹的第一步，通過槽27的第三步(如果有的話)，將能量全部轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所有的膨脹燃燒氣體從相應(yīng)地燃燒室13除去，燃燒室13準(zhǔn)備接收被控制注入的新的燃料。各膨脹槽25、26、27具有大約5cm2的有效壁部分，每次膨脹的壓力脈沖施加在壁部分，壓力沖擊半徑的平均值達(dá)10cm，等于一平均直徑從而產(chǎn)生20cm力偶壁的轉(zhuǎn)矩，估計(jì)連續(xù)的膨脹階段的平均壓力值分別在11到9MPa，8到5MPa和4到0.1MPa的范圍內(nèi)。由于由燃燒室排出氣體的最初高壓總是作用在最大半徑的壁部分，其實(shí)際值也許更高。主軸21以發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳性能值4000r.p.m旋轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由氫運(yùn)行時(shí)，由于峰值溫度位于2500°K和2600°K之間，即使對(duì)已知的最新技術(shù)制成的熱絕緣襯里而言將產(chǎn)生極高的熱負(fù)荷，根據(jù)本發(fā)明，氣體膨脹前，燃燒終結(jié)后，很快將純凈水注入燃燒室13內(nèi)。這樣做，燃燒氣體的溫度冷卻到1500°K和1600°K之間。同時(shí)，其壓力也將減少。然而，由于注入另外的水、氣體，容納在室內(nèi)的水蒸汽實(shí)質(zhì)上被增加，室內(nèi)的能量似乎實(shí)際上仍保持不變。將水注入燃燒室，可得到好的結(jié)果。盡管發(fā)動(dòng)機(jī)使用除氫氣以外的燃料(如汽油、柴油、LP氣體等)來運(yùn)行。為進(jìn)行可控注水或使用燃燒室的燃料入口15或通過分離的，附加的僅進(jìn)行注水的入口注入。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，各發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)片包括兩燃燒室13和各具有三個(gè)膨脹槽25、26和27的兩組膨脹槽，各四個(gè)燃燒環(huán)片，同此，四乘三，即每個(gè)環(huán)片有十二個(gè)膨脹階段在主軸21的每一轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行。在整個(gè)運(yùn)行過程中，如圖1所示的四個(gè)環(huán)片發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子2由每轉(zhuǎn)四十八個(gè)膨脹脈沖來驅(qū)動(dòng)，通過使用上述所提到的部分估計(jì)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)子的慣性矩驅(qū)動(dòng)扭矩和主軸21的估計(jì)輸出值可容易地計(jì)算出。以此估價(jià)表明本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的消耗大約為平均傳統(tǒng)往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)相同功能輸出的六分之一到八分之一。由于這一點(diǎn)和其他特征，例如，不僅允許而且需要起爆燃燒燃料，使用被稱為混合燃料的槽，或安全存儲(chǔ)鋼瓶?jī)?nèi)的氫，在大氣壓力中呈液體形式，或在25巴(單位)壓力下，以壓縮氣體的狀態(tài)十分安全并適用于普通的汽車。
為確保在轉(zhuǎn)子2上由膨脹脈沖施加的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距均勻分布，圖9所示后來的實(shí)施例似乎特別有優(yōu)勢(shì)。在圖9的實(shí)施例中，相同形狀的環(huán)片20沿主軸21同軸排成一行，這樣使各轉(zhuǎn)子環(huán)片20的膨脹槽組25、26和27被設(shè)置在主軸21周圍與并置的轉(zhuǎn)子環(huán)片20的相應(yīng)部分成等距離相位移關(guān)系的位置上。
發(fā)動(dòng)機(jī)的滿載運(yùn)行意味著需要達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)總輸出功率，因而所有燃燒室13滿載運(yùn)行極少需要這樣一種全負(fù)荷的運(yùn)行，更多特征模式為部分負(fù)荷和空載的運(yùn)行模式。有許多改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的可能性。其中一些還可以聯(lián)合使用控制功率最簡(jiǎn)單的方式是改變注入燃燒室內(nèi)的燃料量。然而，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)，提供了一種更有優(yōu)勢(shì)，至今還沒有被使用過的通過暫停來控制輸出功率的可能性，尤其在部分負(fù)荷和空載運(yùn)行開動(dòng)的模式中，將燃料和任選的空氣或氧氣注入至少其中一些燃燒室13中，在某一組環(huán)片狀態(tài)或在發(fā)動(dòng)機(jī)更多的環(huán)片上，可逐個(gè)地?cái)嚅_燃燒室所執(zhí)行的工作，轉(zhuǎn)子2具有相對(duì)較高的慣性矩能存儲(chǔ)相當(dāng)大量的動(dòng)能。結(jié)果，在某一尤其空載模式的運(yùn)行中，其中僅包括摩擦和其他可能的損失，如圖所示和上述的描述，在四環(huán)片發(fā)動(dòng)機(jī)中，僅開動(dòng)單個(gè)環(huán)片就足夠了。為了維持發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室13上熱負(fù)荷和磨損的均勻分布，可以順序地控制燃燒室13工作和暫停之間的轉(zhuǎn)換，這一點(diǎn)最好通過環(huán)片完成。做為另一措施，目的在于節(jié)省能量消耗，可在空載模式運(yùn)行中使轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)速度保持在例如3000--4000r.p，m的值之間，當(dāng)所述的速度達(dá)到或接近下限值時(shí)，插板計(jì)算機(jī)使各燃燒室投入運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)中斷模式的再運(yùn)行，制動(dòng)能量用于使轉(zhuǎn)子加速及避免超速，或者是開動(dòng)上述已被提到的圓盤制動(dòng)器，或者可采用安裝并反向運(yùn)行第五發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)片。已經(jīng)提到本發(fā)明可使用除氫以外的燃料運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)。事實(shí)上，所有適用于燃燒的已知燃料都適用有效地運(yùn)行。例如通過入口15壓縮空氣和普通汽油可以被控制的方式注入燃燒室13，為實(shí)現(xiàn)燃料注入，所使用的裝置應(yīng)該適于臨時(shí)中止在各燃燒室13或其中某一組中，至少是燃料混合物的某些組分的注入，作為另一輔助設(shè)備，發(fā)動(dòng)機(jī)需要能以連續(xù)運(yùn)行的模式將5到6的空氣壓縮到2到6Mpa的空氣壓縮機(jī)。壓縮機(jī)必須與一壓力容器相結(jié)合，該壓力容器具有足夠容積能儲(chǔ)存需用于重新超起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的大量的高壓空氣。以4000r.p.m全負(fù)荷運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣損耗估計(jì)為帶有空氣比率值在0.9--1.1之間的空氣3.2到3.8m3。此值比同樣輸出功率的傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)2000到2500cm3空氣的損耗要小的多。為控制空氣和燃料的注入，推薦使用電磁平面滑動(dòng)閥，通過改變空氣的注入量來控制空氣的比率，在終止膨脹在其最佳第三階段前各膨脹槽應(yīng)被少量注入的新鮮空氣凈化。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)不可避免有能量損失，摩擦損耗發(fā)生在主軸21的滑動(dòng)軸承上。另一摩擦損耗出現(xiàn)在弓形密封件3和轉(zhuǎn)子2的圓周之間，減少后一項(xiàng)摩擦損耗的方法是縮回暫時(shí)不工作而暫停的燃燒室相連的弓形密封3，克服各插座17上預(yù)應(yīng)力彈簧裝置的作用。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的空載模式中，所有的弓形密封件3可被縮回。由輻條22引起換氣的損耗，使用更少數(shù)量和具有更小表面積的輻條可減少換氣的損耗。在更復(fù)雜的實(shí)施例中，可預(yù)知輻條22可控制的葉片角度。
工業(yè)應(yīng)用性。
在本發(fā)明所提供的許多優(yōu)點(diǎn)中，值得強(qiáng)調(diào)的是，由于發(fā)動(dòng)機(jī)在絕熱狀態(tài)下進(jìn)行燃燒，實(shí)現(xiàn)了熱效率與理想的卡諾過程非常接近。所產(chǎn)生的一優(yōu)點(diǎn)是通過起爆進(jìn)行燃燒。不僅允許而且很有效。單個(gè)或某組中運(yùn)行燃燒室的可能性提供了特別關(guān)于控制輸出功率方面的再一優(yōu)點(diǎn)。通過在轉(zhuǎn)子中暫時(shí)儲(chǔ)存動(dòng)能，將進(jìn)一步增強(qiáng)這些優(yōu)點(diǎn)。除了通過使用任何已知的可燃燃料運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)以外，最好使用氫氣運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)可產(chǎn)生極高的熱效率。而且這樣發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)環(huán)境是十分友好的。
體現(xiàn)本發(fā)明的轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)包括組成部件數(shù)量之少令人吃驚。其中許多是標(biāo)準(zhǔn)部件，易于制造，而且用途廣泛，發(fā)動(dòng)機(jī)空間要求很低，與同等性能常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)相比較，該發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量比較小。發(fā)動(dòng)機(jī)可在各種可能的條件下運(yùn)行，即，在摩托車、摩托船、飛機(jī)等上運(yùn)行，如果將足夠多的傳輸齒輪用于其上，發(fā)動(dòng)機(jī)能裝入車輛的輪中，由于與此相聯(lián)系的其他優(yōu)點(diǎn)并參照前述內(nèi)容，轉(zhuǎn)子具有相對(duì)較高的慣性矩，尤其在車輛中，摩擦離合器使用的數(shù)目高于摩擦圓盤的常規(guī)數(shù)目。大力推薦一起使用倍增器一類的傳輸設(shè)置。
附圖中所用相關(guān)符號(hào)到列表定子 1定子環(huán)片 10環(huán)形體 11環(huán)蓋 12燃燒室 13排氣口 14
燃料入口 15火花塞 16插座 17轉(zhuǎn)子 2轉(zhuǎn)子環(huán)片 20主軸 21輻條 22環(huán)形片 23、23’蓋盤 24膨脹槽 25、26、27膨脹槽 25’、26’密封表面 28、29弓形密封件開口 30密封凸緣 31、32內(nèi)面 權(quán)利要求
1.內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)包括安裝成可旋轉(zhuǎn)的，從而起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子作用的一環(huán)形內(nèi)部元件，及同軸安裝成固定的，從而起發(fā)動(dòng)機(jī)定子作用的環(huán)形外部元件，配置所述的轉(zhuǎn)子和定子，以便定子的內(nèi)圓周至少在某一預(yù)定的圓周部分，將所述的轉(zhuǎn)子周圍密封，被安裝的所述轉(zhuǎn)子和定子繞其同心軸相對(duì)旋轉(zhuǎn)，設(shè)置有至少兩燃燒室的定子等距離間隔環(huán)繞所述圓周，各所述燃燒室具的沿切線方向開向朝著所述轉(zhuǎn)子圓周的排氣口，各所述燃燒室還有通有氧氣或空氣和燃料的至少一燃料入口，氧氣或空氣和燃料以一預(yù)定的量形成可燃混合物，以一預(yù)定時(shí)間間隔將其注入所述的燃燒室，燃燒室還包括起爆或助燃注入所述的燃燒室易燃混合體的裝置，將所述轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)形成一通常環(huán)形的旋轉(zhuǎn)體，其具有以剛性轉(zhuǎn)矩傳輸方式通過許多輻條與中心軸連接的外環(huán)形體，所述中心軸由所述環(huán)形體至少一端部凸出，并被安裝作為發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸，所述轉(zhuǎn)子(2)的環(huán)形體設(shè)置有許多凹槽，在所述的轉(zhuǎn)子與所述的定子相對(duì)旋轉(zhuǎn)期間，當(dāng)所述凹槽暫時(shí)，有序的面向所述的排氣口時(shí)，凹槽適于接收由所述燃燒室通過其排氣口排出的膨脹高壓燃?xì)獾臍怏w射流，轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)包括至少一轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)，其包括具有通行的內(nèi)面(4)的一環(huán)形片(23、23’)運(yùn)行期間，一連續(xù)的大氣流可沿一軸向穿過所述的轉(zhuǎn)子(2)，在所述轉(zhuǎn)子(2)上的凹槽其形狀被設(shè)計(jì)形成至少一組通行的膨脹槽(25、26、27、25’、26’)，通過將燃燒氣體的能量轉(zhuǎn)換成沿切線方向作用施加在所述環(huán)形片(23、23’)上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，能使所述的轉(zhuǎn)子(2)連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。所述發(fā)動(dòng)機(jī)的再一特征在于當(dāng)沿著所述至少一轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)外圓周的所述膨脹槽的入口面對(duì)沿著定子(1)內(nèi)圓周所述的排氣口(14)的時(shí)間間隔內(nèi)各所述膨脹槽(25、26、27；25’、26’)為由所述燃燒室(13)的所述排氣口(14)流向所述轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)的所述內(nèi)面(4)的燃?xì)馓峁┮恢苯拥倪B接裝置。
2.正如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)的至少一轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)，它包括至少一組膨脹槽(25、26、27；25’、26’)且膨脹槽(25、26、27；25’、26’)的入口形成沿所述轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)外圓周彼此以一預(yù)定間隔關(guān)系設(shè)置的所述組。
3.正如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的至少一轉(zhuǎn)子片(20)包括一環(huán)形片(23)和一蓋盤(24)，所述蓋盤(24)的直徑等于并被安裝到所述環(huán)形片(23)的一側(cè)面上，所述膨脹槽(25、26、27)為窄截面的槽凹入所述環(huán)形片(23)的所述側(cè)面，以其旋轉(zhuǎn)的方向觀察，向前和向后的壁部分限定所述的槽，至少所述膨脹槽(25、26、27)的所述前壁由其入口開始沿轉(zhuǎn)子(2)外圓周形成渦輪機(jī)葉片狀的弓形壁部分。
4.正如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的至少一轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)包括一環(huán)形片(23′)，其具有在其外圓周上設(shè)置有一軸向突出環(huán)形凸緣的一側(cè)面及一蓋盤(24)，所述的蓋盤(24)直徑等于，并被安裝到所述環(huán)形片(23’)的所述側(cè)面上，所述膨脹槽(25’、26’)為設(shè)置在所述環(huán)形片(23’)上的通行槽，沿旋轉(zhuǎn)方向觀察膨脹槽(25’和26’)開始，沿所述環(huán)形片(23’)的外圓周由其入口沿切線向前的方向，同時(shí)向后側(cè)方彎曲并通向環(huán)形片(23’)的所述帶緣側(cè)面，由此所述膨脹槽(25’和26’)直接與所述轉(zhuǎn)子(2)的所述內(nèi)面(4)相連接。
5.正如在前1到4的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述發(fā)動(dòng)機(jī)有絕熱，最好采用耐熱陶瓷襯里的燃燒室(13)、排氣(14)和膨脹槽(25、26、27；25’、26’)并且所述轉(zhuǎn)子(2)的至少一轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)，至少是沿著其外圓周，為相似的熱絕緣方式，最好采用耐熱和絕熱陶瓷襯里發(fā)動(dòng)機(jī)的組件。
6.正如在前1到4的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)的所述定子(1)包括至少一定子環(huán)片(10)，在其內(nèi)圓周的圓周部分上的所述燃燒室(13)的排氣口(14)沿切線方向朝著轉(zhuǎn)子(2)通向所述的圓周，設(shè)置有用于密封但仍然可旋轉(zhuǎn)的嚙合在所述定子環(huán)片(10)和在其所述圓周部分上的所述轉(zhuǎn)子(2)之間的密封裝置；所述的密封裝置為被置入合適的凹插座1 7中的弓形密封件(37)，最好是克服預(yù)應(yīng)力彈簧裝置的作用，以等距離間隔圓周部分，插入所述定子環(huán)片(10)的所述內(nèi)圓周；各所述弓形密封件(3)具有一通行開口30，當(dāng)沿至少一轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)外圓周的所述膨脹槽(25、26、27；25’、26’)的入口面對(duì)沿定子(1)內(nèi)圓周的所述排氣口(14)的時(shí)間間隔內(nèi)允許一高壓燃?xì)獾淖杂闪饔沙蜣D(zhuǎn)子(2)的燃燒室(13)的排氣口(14)注入膨脹槽(25、26、27；25’、26’)。
7.正如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的弓形密封件(3)被設(shè)計(jì)形成由適當(dāng)?shù)奶坎牧现瞥傻目筛鼡Q的磨損部件，各所述弓形密封件(3)設(shè)置有沿所述密封件(3)的弓形內(nèi)圓周的平行線由開口(30)的兩側(cè)凸出截面呈環(huán)形的至少兩密封凸緣(31、32)所述的密封凸緣(31、32)相匹配，形成沿所述至少一轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)陶瓷襯里的外圓周靠著環(huán)形滑動(dòng)密封表面(28、29)的氣密封。
8.正如在先1到7所述的任一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于有定子(1)和一轉(zhuǎn)子(2)各由許多相同形狀的定子環(huán)片(10)和相同形狀的轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)所組成，所述環(huán)片沿所述主軸(21)同軸排成一行，所述的各定子環(huán)片(1)包括一環(huán)形體(11)，其側(cè)面由環(huán)形蓋板(12)被密封地蓋住，所述的環(huán)形體(11)環(huán)繞一預(yù)定圓周等距離間隔設(shè)置有兩燃燒室(13)，還有一排氣(14)和至少一燃料入口(15)，以及能放置一弓形密封件(13)的插座(17)以及可供選擇的用于各所述燃燒室13的火花塞腔，同時(shí)各轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)包括一環(huán)形片(23)和一蓋盤(24)，所述的蓋盤(24)在直徑上等于且安裝到所述環(huán)形片(23)的一側(cè)面上，并且所述環(huán)形片(23)包括與各燃燒室(13)相連的一組三個(gè)連續(xù)的膨脹槽(25、26、27)。
9.正如權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述相同形狀的轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)或所述轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)的預(yù)定組沿所述主軸(21)同軸排成一行，以使膨脹槽(25、26、27)或在所述的轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)上的這樣一組膨脹槽(25、26、27、)繞所述主軸(21)安置在與并置的轉(zhuǎn)子環(huán)片(20)的相應(yīng)部分成等距離相位移關(guān)系的位置上。
10.正如在前1到9任一項(xiàng)權(quán)利要求書所述的內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)的至少一些輻條(22)在運(yùn)行中被設(shè)計(jì)成做為軸向扇形葉片，用以產(chǎn)生和維持在所述轉(zhuǎn)子2的內(nèi)面4較低的壓力空間，產(chǎn)生和維持流過所述轉(zhuǎn)子(2)內(nèi)面(4)的沖洗和冷卻空氣的軸向流動(dòng)。
11.正如在先1到10任項(xiàng)權(quán)利要求所述的內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方法，該方法其特征在于間歇注入，注入量取決于主要的實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)性能的需要，其注入的預(yù)定連續(xù)時(shí)間間隔根據(jù)膨脹槽(25、26、27、25’、26’)組的數(shù)目和其沿圓周間隔的關(guān)系以及轉(zhuǎn)子(2)旋轉(zhuǎn)的實(shí)際速度來控制，在所述的燃燒室(13)內(nèi)，氧氣或空氣和燃料將形成可實(shí)現(xiàn)完全燃燒的混合燃料，通過一定容積起爆控制點(diǎn)或自燃燃料，保持所述燃燒室(13)的氣密封直至到達(dá)燃燒壓力的峰值，通過相對(duì)定子(1)的所述轉(zhuǎn)子(2)的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述膨脹槽(25、26、27、25’、26’)暫時(shí)面對(duì)與所述燃燒室(13)相關(guān)的所述排氣口(14)時(shí)，最好依序在不只一個(gè)膨脹步驟中，膨脹高壓燃燒氣體以沿切線方向氣體射流脈沖的形式，經(jīng)燃燒室(13)的排氣口(14)帶入所述的膨脹槽(25、26、27；25’、26’)，通過轉(zhuǎn)子(2)中空的內(nèi)面(4)，從所述的膨脹槽(25、26、27；25’、26’)中除去膨脹燃?xì)狻?br> 12.正如權(quán)利要求11所述的方法，借助于本質(zhì)已知的電子燃料注入裝置，將高壓空氣和液體燃料連續(xù)注入所述的燃燒室(13)引起燃燒室(13)內(nèi)的起爆，從而實(shí)現(xiàn)混合燃料的完全燃燒。
13.正如權(quán)利要求11所述的方法，借助于本質(zhì)已知的電子燃料注入裝置，將氧氣和氫氣注入所述的燃燒室(13)引起燃燒室(13)內(nèi)起爆，從而實(shí)現(xiàn)混合燃料的完全燃燒。
14.正如在前11到13的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于當(dāng)在所述燃燒室(13)內(nèi)混合燃料的燃燒已完成時(shí)，將預(yù)定附加量的水及時(shí)注入所述的燃燒室(13)。
15.正如在前11到14的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于尤其在部分負(fù)荷和空載的運(yùn)行模式中，暫停將燃料和任選的空氣或氧氣注入至少某些燃燒室(13)，最好通過環(huán)片實(shí)現(xiàn)工作燃燒(13)和臨時(shí)暫停燃燒室(13)之間控制轉(zhuǎn)換，以便提供發(fā)動(dòng)機(jī)所述燃燒室(13)熱負(fù)荷和磨損的等分布。
全文摘要
內(nèi)燃轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)包括一定子(1)和轉(zhuǎn)子(2),其配置使得定子(1)的內(nèi)圓周至少在一預(yù)定的圓周部分密封地環(huán)繞轉(zhuǎn)子(2)。定子(1)設(shè)置有至少兩個(gè)燃燒室。每個(gè)燃燒室具有一個(gè)沿切線方向通向轉(zhuǎn)子(2)的排氣口,還至少有一個(gè)燃料入口(15)。氧氣或空氣及燃料以預(yù)定量形成可燃混合物通過此入口(15)每隔預(yù)定時(shí)間間隔注入燃燒室(13)。轉(zhuǎn)子(2)具有由許多輻條(22)與主軸(21)相連接的一外部環(huán)形體(23)。環(huán)形體(23)設(shè)置有許多適于接收由燃燒室通過其排氣口排出的膨脹高壓燃?xì)鈿怏w射流的膨脹槽。此時(shí),在轉(zhuǎn)子(2)相對(duì)定子(1)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間,膨脹槽的入口暫時(shí)地依次面對(duì)排氣口。至少由一轉(zhuǎn)子環(huán)片20組成的轉(zhuǎn)子(2)包括一具有通行內(nèi)面4的環(huán)形片(23),在運(yùn)行期間通過通行內(nèi)面4,一連續(xù)的空氣流可沿軸向穿過轉(zhuǎn)子(2)。轉(zhuǎn)子(2)上的膨脹槽形成至少一組通行的膨脹槽其可通過將燃燒氣體的能量轉(zhuǎn)換成以沿切線方向作用在環(huán)片(23)上的脈沖形式施加的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子(2)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)膨脹槽的圓周上的入口面對(duì)燃燒室的排氣口的時(shí)間間隔內(nèi)各膨脹槽為由燃燒室的排氣口向轉(zhuǎn)子片(20)內(nèi)面(4)的燃燒氣體提供一直通的連接件。
文檔編號(hào)F02C5/02GK1196108SQ96196798
公開日1998年10月14日 申請(qǐng)日期1996年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月17日
發(fā)明者山多爾·紹什 申請(qǐng)人:山多爾·紹什