專利名稱：平面四桿機構(gòu)控制的全密封組合轉(zhuǎn)子發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬領(lǐng)域為變?nèi)菔叫D(zhuǎn)發(fā)動機。發(fā)明目的是設(shè)計結(jié)構(gòu)對稱，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動小，密封良好，熱效率高，體積小，重量輕的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機。發(fā)明內(nèi)容主要包括發(fā)動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)及利用平面四桿機構(gòu)實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子控制之結(jié)構(gòu)。


圖1是發(fā)動機主體結(jié)構(gòu)圖。其中4是中軸，1與5是軸上的鍵槽，其中一個用于對外輸出功率，一個用于控制件的連接。3是機殼，2是火花塞，(按其虛線所示；安裝于機殼上)。6是固定端板，上有氣口7，8，用于與旋轉(zhuǎn)端板14結(jié)合以控制進排氣。左旋轉(zhuǎn)端板9、組合塊12(及與12對稱的另一塊)、右轉(zhuǎn)子13按所示虛線裝置，其特征是組合塊12(及其對稱之另一塊)是穿過左轉(zhuǎn)子10之空腔而與9相連接。同樣，另一組轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)10，11(及其對稱塊)，14也是按所示虛線裝置，11(及其對稱塊)也是穿過右轉(zhuǎn)子13之空腔而與14相連接。如此裝置之后，即形成發(fā)動機的轉(zhuǎn)子組合結(jié)構(gòu)及密封腔結(jié)構(gòu)。其特征是左、右兩組轉(zhuǎn)子組合后本身即構(gòu)成對稱的密封腔。其特征也在于兩組轉(zhuǎn)子完全相同，互相以本身的一部分伸入對方相應(yīng)的空腔內(nèi)，而再將兩側(cè)之端板連接于另一側(cè)的轉(zhuǎn)子之上，形成密封腔。其特征亦在于兩轉(zhuǎn)子組間可以相對轉(zhuǎn)動一定角度而改變所形成的各個密封腔的容積。各轉(zhuǎn)子與組合塊也可分別制成整體。此種組合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時磨擦只在轉(zhuǎn)子之間可以使軸向密封條(圖1之15，16所示)之長度較短，使磨擦減小，而且由于軸向密封條兩端之構(gòu)件皆是與其所在組合塊(圖1之11，12所示)相固連的，所以由此可容易實現(xiàn)良好的密封，且可防止旋轉(zhuǎn)發(fā)動機通常容易出現(xiàn)的尖角及棱邊磨損后之漏氣。為清楚說明其密封結(jié)構(gòu)，現(xiàn)假設(shè)已制出一臺此種發(fā)動機，現(xiàn)拆下其一側(cè)之端板沿其軸向所見繪如圖25。其中未畫斜線而由虛線圍成之部分即右轉(zhuǎn)子(即圖1之13)。其畫斜線部分2即左轉(zhuǎn)子(即圖1之10)上之組合塊(及另一塊)。1是外周密封環(huán)，置于旋轉(zhuǎn)端板(即圖1之14)相應(yīng)之槽內(nèi)。3是內(nèi)周密封環(huán)，同樣置于旋轉(zhuǎn)端板相應(yīng)槽內(nèi)。4是徑向密封條，置于端板相應(yīng)槽內(nèi)，且伸入1，3之相應(yīng)凹口內(nèi)。5，6是軸向密封條(即圖1之15，16)，置于2之相應(yīng)槽內(nèi)，且伸入1，3之相應(yīng)凹口內(nèi)，其特征是1，3跨越了另一轉(zhuǎn)子空腔的內(nèi)壁之棱邊，軸向密封條也伸出其腔外一部分，亦跨越了其內(nèi)壁之棱邊，二者結(jié)合使棱邊研合而保持棱邊處之密封，使其處不易漏氣。為進一步防止漏氣，軸向密封條應(yīng)有數(shù)條，徑向密封條亦應(yīng)加設(shè)(但應(yīng)保持轉(zhuǎn)子間相對擺幅較小而不會使其移出密封面和使其兩端超過另一轉(zhuǎn)子內(nèi)腔之邊線而保證不會掉入腔內(nèi))，相應(yīng)，1，3上之凹口數(shù)亦要相應(yīng)加設(shè)。為良好密封，1，3還具有凸出部分，如8所示(內(nèi)環(huán)此部分略畫)，伸入2上對應(yīng)凹口內(nèi)。其凸出部分亦有數(shù)個。為良好密封，還可在虛線所示轉(zhuǎn)子體上之槽內(nèi)布置徑向密封條7(具有徑向彈性而壓在1，3上保持密封，同時要使運動時與端板上徑向密封條不相碰)。1，3，4，5，6，7都應(yīng)有相應(yīng)彈簧，保持其與密封面之接觸，其中1，3還具搭頭，使其由自身彈力分別張緊或箍緊于其所在槽之需密封之側(cè)面上。為防止沿1，3周向之漏氣，1，3與所在環(huán)槽之間實際上還具如28所示結(jié)構(gòu)。其中1是密封環(huán)，其上有凹凸，與2上之凹凸交錯結(jié)合，其下以彈簧3作用于其與端板4之間，以使密封環(huán)與密封面相接觸。當密封的氣體壓力升高時，皆可如圖29所示，把密封條(環(huán))壓在密封面上，保持更好的密封，而不致在氣體升壓時漏氣。圖26是圖25之A-A向剖面，其中1是圖1之13之內(nèi)腔之外壁部分，2是軸向密封條，可見其伸出了1之端面，跨越了其棱邊。3是彈簧，4是端板，5是外周密封環(huán)，可見5也是伸入了1之內(nèi)壁面，亦跨越了其處之棱角。圖27是圖25之B-B向剖面，1是外周環(huán)，2是徑向密封條，3是端板。由于軸向密封條兩端沒有磨擦面而是與其相對固定的構(gòu)件，所以，可采取如圖24所示之結(jié)構(gòu)進一步減小磨擦，即把軸向密封條制成圓柱形，使其與磨擦面之間為滾動磨擦。其彈性支撐可在其本身軸上，也可由如圖虛線所示，由兩個圓柱彈性支撐。如圖23畫斜線部分，轉(zhuǎn)子腔內(nèi)之磨擦面可鍍以耐磨之材料(如碳化鎢，硬鉻或碳化鎳鉻等)，或鑲上耐磨塊，使內(nèi)腔磨擦面易加工。圖30為圖25之C-C剖面，由其可更清楚了解轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，及各處需密封之狀況，皆已為前述之密封結(jié)構(gòu)所解決，而其中兩轉(zhuǎn)子間的情況較特殊，解決此處之密封需左右轉(zhuǎn)子上各在其槽內(nèi)安置前述內(nèi)外周圓環(huán)，即用兩環(huán)來共同實現(xiàn)密封。所不同的是每個環(huán)在其所屬轉(zhuǎn)子之空腔對應(yīng)夾角內(nèi)的部分之結(jié)構(gòu)要作相應(yīng)改變以保持密封，其方法是將這部分環(huán)之內(nèi)側(cè)壁跨過轉(zhuǎn)子內(nèi)腔壁的部分制成與內(nèi)腔壁重合，即相當于把圖25之1，3制成只有與轉(zhuǎn)子相凹凸配合的部分才跨過內(nèi)腔棱邊，而其它部分則不跨棱邊，且正好與棱邊重合。也可不用密封環(huán)，直接用兩轉(zhuǎn)子自身面密封(因其本身結(jié)構(gòu)亦是跨棱邊的)。同樣發(fā)動機兩端也可用密封端板與轉(zhuǎn)子直接形成面密封(也具跨棱邊結(jié)構(gòu))。而若把兩端內(nèi)外密封環(huán)及徑向密封條皆從端板移到轉(zhuǎn)子體上的相應(yīng)槽內(nèi)，則亦可構(gòu)成密封，也具跨棱邊結(jié)構(gòu)且轉(zhuǎn)子間張合的幅度不受前述限制。類似圖25，如圖43，S1，S2，S3，S4是四個燃室，其間畫斜線部分4為與端板相連的轉(zhuǎn)子，其間未畫斜線的部分(包括環(huán)帶部分)1為另一轉(zhuǎn)子。3是外周密封環(huán)，置于1之相應(yīng)槽內(nèi)，3與1之間具類似圖28之結(jié)構(gòu)，且其彈簧形成之縫隙也要阻斷。3與1之間的周向縫隙用徑向密封條2阻斷(2置于3上之相應(yīng)槽內(nèi))。5是4上之軸向密封條，有端頭置于端板相應(yīng)凹口內(nèi)。內(nèi)周密封環(huán)結(jié)構(gòu)與3相同。與前述不同的是外周密封環(huán)具箍緊彈力，而內(nèi)密封環(huán)具外擴彈力，且兩環(huán)均有搭頭。圖2是發(fā)動機工作原理圖(以四沖程為例)。a，b，c，d分別為發(fā)動機的吸氣、壓氣、做功、排氣過程，其下方是各自對應(yīng)的普通發(fā)動機的工作過程。在a所示過程中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使進氣口導(dǎo)通，同時轉(zhuǎn)子P1P2張開使燃室S吸氣。到b時，氣口關(guān)閉，P1P2壓縮S內(nèi)氣體。到c時，S內(nèi)氣體經(jīng)點火(噴油)燃燒膨脹做功，推動P1P2張開且同向轉(zhuǎn)動。到d時，排氣口導(dǎo)通，P1P2把S內(nèi)氣體壓出。其余三燃室之循環(huán)過程與S相同。當轉(zhuǎn)子每周相對張合二次時，發(fā)動機按四沖程循環(huán)。在說明利用平面四桿機構(gòu)控制發(fā)動機運動之結(jié)構(gòu)的過程中，為便于說明與作圖，凡是具有曲軸或偏心軸的部件，皆以偏心軸表示，而實際上兩者皆可。同樣凡是連桿或滑塊均可實現(xiàn)的運動，皆以滑塊表示。圖3之OABE為平面四桿機構(gòu)中的曲柄搖桿機構(gòu)，OE為曲柄，OA為基架，AB為搖桿，BE為連桿。OE整周轉(zhuǎn)動時，AB往復(fù)搖動，所示θ為機構(gòu)之極位夾角，也即OB繞O搖動之幅度。實施時，如圖4，把O置于發(fā)動機中軸，A置于一轉(zhuǎn)子上定點，B置于另一轉(zhuǎn)子上徑向滑槽內(nèi)，把OE固定，則OA轉(zhuǎn)動使OB也同向轉(zhuǎn)動且相對OA搖動，幅度為θ。直接用此機構(gòu)可控制發(fā)動機作二沖程循環(huán)工作。如圖5，OE為偏心距為e之定偏心軸，B此時是套在偏心軸上轉(zhuǎn)動的滑套，具體實施時，A是一轉(zhuǎn)子上定點，用銷與AB連接于A，AB亦與B用銷連接于B。同時B點之連接銷伸入另一轉(zhuǎn)子上之徑向滑槽內(nèi)。OA，AB，OB處于三個平行面內(nèi)。OE固定，一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，即使另一轉(zhuǎn)子亦隨之同向轉(zhuǎn)動，兼來回搖動，其間夾角θ亦隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而周期變化，且轉(zhuǎn)子一周轉(zhuǎn)子間搖動一次，即可實現(xiàn)對發(fā)動機按二沖程循環(huán)進行控制。實施每轉(zhuǎn)四沖程循環(huán)需使轉(zhuǎn)子相對于中軸減速，控制結(jié)構(gòu)如圖6。A′是平衡齒輪，與圖5不同之處在于將中軸釋放為可轉(zhuǎn)動，同樣，偏心距為e的偏心軸OE，上有與其固連之正心外齒輪，在原A點添加可繞A轉(zhuǎn)動的齒輪，再添加以O(shè)為中心而固定的內(nèi)齒圈R。R，r與A處齒輪的模數(shù)相同，齒數(shù)比為2∶1∶1/2。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周時，A處外齒輪使偏心軸OE轉(zhuǎn)動兩周。OE使OB相對OA來回搖動兩次，即轉(zhuǎn)子一周發(fā)動機完成四沖程循環(huán)，由于發(fā)動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與中軸轉(zhuǎn)速之比為1∶2，故可按需選擇輸出軸，或利用中軸起動發(fā)動機及驅(qū)動風扇等。如圖7所示實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，由其上需線易知其本質(zhì)與圖6相同，其各齒輪參數(shù)比適當時，也可轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)，完成一個或兩個四沖程循環(huán)。圖8OAE(包括A處搖塊)為平面四桿機構(gòu)中的曲柄搖塊機構(gòu)，OA為基架，OE為曲柄，A點置有搖塊。OE整周轉(zhuǎn)動，使AE繞A點來回搖動(同時也相對搖塊滑動)在EA桿上取點B，B處置另一搖塊，內(nèi)置桿OB，OAB實際上構(gòu)成擺動導(dǎo)桿機構(gòu)，所以圖8是曲柄搖塊機構(gòu)與擺動導(dǎo)桿機構(gòu)的組合。OE轉(zhuǎn)動時，則OB相對OA來回搖動，類似于前述實現(xiàn)曲柄搖桿作為控制件的方法，也可用圖8實現(xiàn)對發(fā)動機之二沖程或四沖程控制，但可見圖8之θ，在OA＝OB時為α之半值，故搖動幅度較小，故可改為圖9之機構(gòu)，將移動副移至E點，OAE(及E處滑塊)實際上是擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。相應(yīng)在B點添加另一搖塊，及過O之桿OB，(OAB是轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu))可見此時若OA＝OB，則θ＝2α，即擴大了搖動幅度。圖9用前述的實現(xiàn)方法，可直接按轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)完成二沖程循環(huán)控制發(fā)動機，當把其改為圖10所示機構(gòu)時，則可按轉(zhuǎn)了每轉(zhuǎn)四沖程控制發(fā)動機，即類似于6之方法，R為定內(nèi)齒圈，r為偏心軸OE上定齒輪，而OE可轉(zhuǎn)動，件EAB相當于圖9之E處搖塊，A點用銷連接于一轉(zhuǎn)子上定點，其A處有可轉(zhuǎn)動之齒輪，B點用銷連于另一轉(zhuǎn)子之徑向滑槽內(nèi)，R、r及A處齒輪之齒數(shù)比為2∶1∶1/2時，則可實現(xiàn)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)完成一個四沖程循環(huán)，改變其參數(shù)關(guān)系，亦可每轉(zhuǎn)完成幾個四沖程循環(huán)。將圖9之E處移動副移至OA上，再將AB桿變形為繞偏心軸OE轉(zhuǎn)動之圓環(huán)，得如圖11之結(jié)構(gòu)，其中OA、OB分別為二轉(zhuǎn)子上所示徑向滑槽，如圖可見，OEB與OEA實際上各是轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)，所以O(shè)EAB實際上是兩個轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)的組合，如圖41。若固定OA，OE轉(zhuǎn)動使OB擺動，若固定偏心軸OE，OA(或OB)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，OA、OB間擺動一次，即轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)完成二沖程循環(huán)，而實現(xiàn)四沖程循環(huán)即如圖12其中A′為平衡齒輪，其結(jié)構(gòu)類似于圖10，區(qū)別僅在于又把移動副移到OA上。如圖13，其機構(gòu)與圖11相同，由圖13可見，可將固定偏心軸做成固定端板上的偏心圓槽或?qū)⒍ǘ税逯瞥捎衅膱A形空洞，在槽內(nèi)或貼圓洞內(nèi)壁安置圓環(huán)，而取此環(huán)上之適當兩點(圖示為直徑上兩點)裝銷置于兩轉(zhuǎn)子上各自徑向滑槽內(nèi)，則轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)完成二沖程循環(huán)，其機構(gòu)的受力分析如圖14，由其可見當AB連線(此處取為直徑)與OE不垂直時，作用于兩轉(zhuǎn)子上的等值異向之力，N1N2通過滑槽對圓環(huán)的作用力N1′N2′不等，其分別沿圓環(huán)的切向分力N1″N2″也不等，故圓環(huán)沿所示箭頭方向轉(zhuǎn)動，即說明氣體可以推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。如圖16所示，當其連線為直徑且垂直O(jiān)O′時，轉(zhuǎn)子間的最大張角之半Δθ可由三角形OO′A求出。若把由圖13所示結(jié)構(gòu)控制的發(fā)動機結(jié)構(gòu)實施于泵類則需要減速，可用圖17，18所示的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，即將圓環(huán)做成偏心內(nèi)齒圈，由偏心軸保持其與固定外齒輪之嚙合，當偏心軸轉(zhuǎn)動時，即使兩轉(zhuǎn)子以較低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子間張合一次，即完成一次吸、排、泵氣(液)過程此結(jié)構(gòu)相當于在原圖13機構(gòu)上添加了差齒減速器，其減速比為齒圈齒數(shù)與齒數(shù)差之比，(也可采用內(nèi)齒圈正心固定的形式，相應(yīng)減速比為行星輪齒數(shù)與齒數(shù)差之比)，減速效果顯著，可用動力機直接驅(qū)動。也可利用圖13之結(jié)構(gòu)直接構(gòu)成泵類，即如圖39，直接把搖桿作為液(氣)體驅(qū)動件，使液(氣)體吸入壓出，其中1、2點之結(jié)構(gòu)放大如圖40。圖39-3是有固定偏置圓心的旋轉(zhuǎn)環(huán)(置于對應(yīng)偏心圓槽內(nèi))，其外是機殼，搖桿應(yīng)有數(shù)個。(圖中只畫了兩個)，其與圓環(huán)的交點平分圓環(huán)，其泵體上之進，排氣口未畫出。就原理而言，此結(jié)構(gòu)也可用于發(fā)動機(因其亦構(gòu)成數(shù)個容積周期變化的密封腔)。圖19所示之OABE為兩曲柄不等長且同向轉(zhuǎn)動的雙曲柄機構(gòu)。OE為基架，AB為連桿，OA、EB為曲柄，皆整周轉(zhuǎn)動。如圖可見OA轉(zhuǎn)動時，B點與O之連線亦相對OA搖動。當B點在B1位置時，OA與OB夾角至最小值θmin當OB至B2位置時其夾角至最大值θmax兩值之差Δθ即為OA與OB之搖動幅度。實施可如圖20，將A點之銷置于一轉(zhuǎn)子上定點，將B點之銷置于另一轉(zhuǎn)子之徑向滑槽內(nèi)，同時置于定端板上以定點E為圓心，EB為半徑之環(huán)槽內(nèi)，則亦構(gòu)成發(fā)動機之控制結(jié)構(gòu)，且轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)完成一個二沖程循環(huán)。機構(gòu)本身連續(xù)傳動，由圖20可見，添加滑槽之后，作用力F與速度V之間的夾角(即壓力角)總下曾等于90°做改造后機構(gòu)亦連續(xù)傳動。把此雙曲柄機構(gòu)改為轉(zhuǎn)子每一轉(zhuǎn)完成一個四沖程循環(huán)，可用圖15所示結(jié)構(gòu)，使圖20之OA與OE等速反轉(zhuǎn)即使端板與轉(zhuǎn)子等速反轉(zhuǎn)而實現(xiàn)。圖21為雙曲柄機構(gòu)中的反平行四邊形機構(gòu)，OE為基架，OA＝BE，皆為曲柄，AB＝OE。當OA轉(zhuǎn)動時由AB傳動使EB作變速轉(zhuǎn)動，其中之球銷結(jié)構(gòu)是使OA、AB、OE、EB共線時BE轉(zhuǎn)動方向確定。將此機構(gòu)用于控制發(fā)動機，實施結(jié)構(gòu)見圖22(其中未畫球銷)。O為發(fā)動機中軸，E兩固定點(可置于端板上)，連有可轉(zhuǎn)之EB，用桿AB連接A、B兩點，A為一轉(zhuǎn)子上定點。同樣，OA＝BE，AB＝OE，在E點置一齒輪與BE固連，其與置于O之齒輪嚙合(兩齒輪相同)，O處之齒輪與另一轉(zhuǎn)子固連。由所示箭頭可見，兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，而由反平行四邊行機構(gòu)控制其相對運動，且轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子間張合兩次，即每轉(zhuǎn)完成一個四沖程循環(huán)，(其原因在于反平行四邊機構(gòu)每個周期中有兩個等速比傳動時刻，而兩者之間過程即為轉(zhuǎn)子相對張合過程，轉(zhuǎn)子間之最大張角可由機械原理知識進行計算設(shè)計。與此類似，圖19所示的雙曲柄機構(gòu)也可通過齒輪傳動而實現(xiàn)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子間張合兩次，但要使轉(zhuǎn)子同向轉(zhuǎn)動，使用齒輪數(shù)要多一個。如圖42，E1，E2，A，B是雙曲柄結(jié)構(gòu)，其中E2置于發(fā)動機中軸上，E1置于端板上定點，E2A連接一轉(zhuǎn)子，曲柄E1B與E1處齒輪R連接后，經(jīng)O處相互固連的兩齒輪R，r(可繞O轉(zhuǎn)動)傳動，使E2處齒輪r轉(zhuǎn)動，r連接于另一轉(zhuǎn)子上。如此則可控制發(fā)動機按每轉(zhuǎn)四沖程循環(huán)。(原因是曲柄每轉(zhuǎn)中有兩次AB∥E1E2的時刻，此時兩曲柄轉(zhuǎn)速相同，而此兩者之間，即兩轉(zhuǎn)子相互張合的兩個過程)也可把圖42之O置于發(fā)動機中軸，且使R＝r，E1、E2置于端板上兩點，且曲柄E2A、E1B各自固連一個相同的齒輪，分別與O處兩同樣的齒輪嚙合(此兩齒輪各自與一轉(zhuǎn)子固連)，亦可實現(xiàn)對發(fā)動機的四沖程控制。而再在原雙曲柄機構(gòu)上添加平行四邊行機構(gòu)，也可實現(xiàn)。如圖44，即在原雙曲柄機構(gòu)上添加平行四邊行機構(gòu)OECD，(OE′FD是所加虛約束，以保持轉(zhuǎn)動方向的確定性)，把曲柄EB的轉(zhuǎn)動同向等速的傳遞到轉(zhuǎn)子上。(即曲柄OE連接于一轉(zhuǎn)子上，而曲柄EB經(jīng)過CD桿傳動而使連接在另一轉(zhuǎn)子上的OD轉(zhuǎn)動，把此雙曲柄中的兩曲柄的變速同向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為兩轉(zhuǎn)子的同向轉(zhuǎn)動且相互張合)，前述之實施安裝過程中，類似于圖44中OD與OA之同軸轉(zhuǎn)動件，實際上是安裝在同軸的兩轉(zhuǎn)子上的，即兩轉(zhuǎn)子的軸承是同心且一轉(zhuǎn)子的軸承是安裝在另一轉(zhuǎn)子之軸承之外的。前述所有由平面四桿機構(gòu)控制的發(fā)動機皆可通過適當改造，應(yīng)用于泵類，或液力驅(qū)動馬達或外燃機，而所述的泵類的結(jié)構(gòu)控制原理亦可應(yīng)用于發(fā)動機。為更好利用轉(zhuǎn)子本身離心作用，本發(fā)明采用離心式進排氣結(jié)構(gòu)布置。即并不把氣門如圖1之6上所示同側(cè)布置，而如圖36所示，進氣口設(shè)在機體一端近軸之1處，排氣口設(shè)在另端外周之2處。進氣口縱剖面結(jié)構(gòu)如圖31，1是固定端板，3是轉(zhuǎn)子殼體，2是氣門環(huán)，有彈性，有搭頭，由彈簧4保持與1密封。同樣，排氣門之縱剖面如圖32。其與進氣門環(huán)唯一不同之處在于其密封面是柱面。進排氣重疊角由圖33所示結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。其中3是轉(zhuǎn)子上旋轉(zhuǎn)氣口，1，2是可相對滑移，各具開口的兩塊端板。以1，2相對滑移程度，調(diào)節(jié)氣門重疊角，(即調(diào)節(jié)氣門的提前打開，延遲關(guān)閉)其調(diào)節(jié)動力可是機械式、電子式或液壓、真空式，以使發(fā)動機在各個轉(zhuǎn)速下皆有良好性能。進氣門調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)如圖34，3是轉(zhuǎn)子上旋轉(zhuǎn)氣口，1，2是可相對轉(zhuǎn)動的端板，同樣，如圖35所示排氣門結(jié)構(gòu)；與進氣門不同之處僅在于其相對轉(zhuǎn)動的1，2是兩個圓環(huán)面?；鸹ㄈ麘?yīng)置于排氣門所在圓環(huán)面上，與排氣門相對，通過排氣口點火。采用離心式進排氣結(jié)構(gòu)(如圖36)可使進排氣充分，且離心力作用下在外周點火，容易形成分層稀薄燃燒。發(fā)動機的冷卻，與機油循環(huán)，也可借助于離心作用。如圖38，機油由近軸端流入，潤滑機件后借離心力由所示排油口甩出，收集后再循環(huán)。發(fā)動機可將轉(zhuǎn)子裸露而自形成風冷，也可如圖37所示，在外裝外殼形成冷卻腔，腔內(nèi)裝機油或冷卻液。本發(fā)明所構(gòu)成的發(fā)動機，轉(zhuǎn)子中心對稱且繞中心軸轉(zhuǎn)動，運動件少，密封性好，密封件簡單，比重量小，單位功率體積小，升功率大，起動性好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動小，且由于氣體作功時，在兩個方向上膨脹而推動轉(zhuǎn)子，故熱效率高于普通發(fā)動機，可減輕排放污染，降低燃油消耗率。
圖3需補充說明的是，所示機構(gòu)即能把OA線與OB線繞O點的相對張合轉(zhuǎn)換成OE的轉(zhuǎn)動。圖15需補充說明的是，所示齒輪r1，r2，r3，及齒圈R的齒數(shù)比為2∶1∶3∶6，其中r2與r3固連，r1與R同心，O′固定，則r1轉(zhuǎn)動使R等角速反轉(zhuǎn)，可使圖20的OA(與圖15之r1相連)轉(zhuǎn)動時，OE(與圖15之R相連)等速反轉(zhuǎn)，由運動迭加原理，倍增兩轉(zhuǎn)子間的張合頻率，形成四沖程循環(huán)。圖21，22需補充說明的是，將圖21機構(gòu)中的曲柄OA與EB間的運動關(guān)系，由圖22的兩齒輪傳動轉(zhuǎn)換成兩轉(zhuǎn)子間的張合運動，形成二沖程循環(huán)。圖31，32需補充說明的是，兩氣口環(huán)都為圓柱套筒狀，所繪示意圖為其縱剖視圖，圖31的進氣門位于圖36轉(zhuǎn)子上的2處，即如圖36所示，在近軸處吸氣，遠軸排氣，利用離心力。圖33、34需補充說明的是，圖34結(jié)構(gòu)是裝置在圖36左端的固定端板，圖34的1與2相對轉(zhuǎn)動一個角度，即如圖33所示的結(jié)構(gòu)原理，可改變氣口旋轉(zhuǎn)時的配氣行程，即調(diào)節(jié)氣門正時。圖36中2處的結(jié)構(gòu)原理與1處相同，其與圖35配合而調(diào)節(jié)氣門正時。圖37，38需補充說明的是，其所示為發(fā)動機轉(zhuǎn)子液冷結(jié)構(gòu)。圖38中的小孔是在轉(zhuǎn)子體內(nèi)相通的，冷卻液流過其通道。圖3 7示意轉(zhuǎn)子外可罩外殼(已半剖)，可在其間注冷卻液。圖40需補充說明的是，其為圖39中1，2點處的具體結(jié)構(gòu)。圖40之1為轉(zhuǎn)環(huán)，2為葉片，3相當于滑槽，且3可在1中轉(zhuǎn)動，同時可讓2在3中滑動。圖43需補充說明的是，其原理與圖25相同，結(jié)構(gòu)不同之處相當于把內(nèi)外環(huán)從原來的端板上移到轉(zhuǎn)子上，同樣可形成密封，且比圖25更簡單。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)發(fā)動機的轉(zhuǎn)子與燃室結(jié)構(gòu)，特征在于其機體與燃室由左、右兩個相同的轉(zhuǎn)子組成，兩轉(zhuǎn)子本身即形成密封的燃室，其轉(zhuǎn)子主體為圓形，上有中心對稱之無圓心角之扇形空腔，且其空腔的兩段圓弧皆以轉(zhuǎn)子中心為圓心，轉(zhuǎn)子上在扇形空腔兩同心圓弧之間的實體部分伸出與轉(zhuǎn)子等厚長度，如此之相同二轉(zhuǎn)子同軸反向裝置，各自的內(nèi)腔分別容納對方之伸出部分，而把原各個扇形空腔分成兩個燃室，轉(zhuǎn)子兩端分別有圓端板與相反端轉(zhuǎn)子相連，形成對稱的密封燃室，且兩轉(zhuǎn)子間可相對轉(zhuǎn)動一定角度，以同時改變各燃室容積。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機其燃室縫隙處的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，相互之間靜止，而相對密封面運動的兩個密封件，除被彈簧彈力壓在其各自作用的密封面上以外，且各有部分伸出各自密封面的棱邊，兩者伸出部分相互交錯，保持棱邊角的形狀不被磨損而保持燃室之密封。
3.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，其特征是同軸兩轉(zhuǎn)子同向轉(zhuǎn)動且相互來回擺動的運動是由平面四桿機構(gòu)(包括曲柄搖桿機構(gòu)、曲柄搖塊機構(gòu)、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)、轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、反平行四邊形機構(gòu)、平行四邊行機構(gòu)及其組合)控制，其特征亦在于，可以通過減速齒輪把原來轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)完成二沖程循環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)槊哭D(zhuǎn)四沖程循環(huán)(或每轉(zhuǎn)幾個四沖程循環(huán))。
4.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，其特征在于具有氣門重疊角調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，即定端板上的氣口可沿圓周方向伸長或縮短而與轉(zhuǎn)子上的氣口配合以控制進排氣之提前或延遲。
5.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，其特征是具有離心進排氣結(jié)構(gòu)，即在一端近軸處進氣而在另一端遠軸處排氣，其特征亦在于轉(zhuǎn)子上具有圓形的彈性氣口環(huán)與定外殼(也具有氣口)相密封、配合形成進排氣結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1至5所述的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，其特征在于經(jīng)過改變進排氣結(jié)構(gòu)，也可構(gòu)成液(氣)體泵、液力馬達或外燃機。
全文摘要
一種變?nèi)菔叫D(zhuǎn)發(fā)動機,特征是其組合轉(zhuǎn)子由相同的左右兩個圓形轉(zhuǎn)子及組合塊組成。各轉(zhuǎn)子具對稱空腔,并與組合塊相連后沿軸線裝置,組合塊互相伸入對方腔內(nèi),形成對稱燃室。兩轉(zhuǎn)子在同向轉(zhuǎn)動之同時亦相對擺動,以完成二或四沖程循環(huán)。轉(zhuǎn)子之控制是用平面四桿機構(gòu)(包括曲柄搖桿、曲柄搖塊、雙曲柄、反平行四邊形等機構(gòu))及與其類似的衍生機構(gòu)經(jīng)適當改變而實現(xiàn)。亦具良好的全密封(可防止尖角磨損漏氣)及離心進排氣、進排氣重疊角調(diào)節(jié)等結(jié)構(gòu)。
文檔編號F02B75/02GK1180136SQ9710025
公開日1998年4月29日 申請日期1997年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月14日
發(fā)明者伏偉 申請人:伏偉