CN100363601C - 一种四角转子发动机 - Google Patents

Abstract

一种四角转子发动机，转子总成的动力盘(3)外轮廓为平滑四边形动力盘啮合面(S)，置于4片滑片(1)构成的方四角形中间，与滑片(1)内面滑片动力啮合曲面(N)相接触啮合。主轴(4)套装在动力盘(3)主轴孔(K)中，两端分别套装前后端盖(5)，与机壳(2)组装固定。4个滑片(1)在机壳(2)内围成的空间形成4个封闭腔，转子总成每旋转一周，每个封闭腔都要经过吸气、压缩、膨胀、排气四个过程。起动时，动力由主轴(4)通过动力盘(3)传递到滑片(1)，使转子总成旋转；起动后，动力由滑片(1)通过动力盘(3)传递到主轴(4)，输出动力。体积仅为往复运动式发动机的20%，结构简单、扭矩均匀、热效率高、污染少、振动噪声低。

Description

一种四角转子发动机

技术领域

本发明涉及发动机，同时涉及压缩机、泵等机械领域。

背景技术

传统的发动机为往复运动式内燃机，其特点是工作时活塞在汽缸中做上下往复直线运动，再通过曲柄连杆机构将活塞的直线运动转变为旋转运动，在活塞的驱动下通过曲柄连杆机构使旋转运动完成进气、压缩、作功、排气四大步骤。此种往复式发动机带有曲轴连杆机构及凸轮式配气机构，整体结构较复杂，摩擦部件多，热效率低。如四缸活塞式内燃机，每一次作功过程主轴要旋转720°，无用功事消耗大。另外还有三角活塞转子发动机等新结构，虽然较往复运动式发动机的活动部件少，结构较紧凑，减少了无用功耗的直线运动，降低了噪声，但密封、润滑方面没有大的提高，仍然存在较明显的磨损，同时从理论上讲这种发动机在旋转运动中必须伴随往复运动，因此未能有效地消除振动，在实际应用中未见产业化生产。

发明内容

本发明的目的，就是提供一种新结构的转子发动机，减少活动部件和相互间的摩擦，简化整机结构，缩小体积，降低振动与噪声，提高热效率。

本发明任务是这样完成的：设计一种四角转子发动机，由机壳、端盖、转子总成等组成，机壳是设有可包容、配装转子总成的机壳内壁的空心壳体，在壳体两端面各沿机壳内孔周围开有一圈螺孔，机壳外表面开有径向的通气孔。端盖为外廓与机壳外廓形状相同的前、后两只平板，端盖开有中心轴孔，在平面上与机壳端面相对应的位置上开有相同的螺孔。转子总成由滑片、动力盘和主轴组成，4片滑片首尾相连构成方四角形，动力盘的中心开有主轴孔，外轮廓为平滑的四边形动力盘啮合面，置于滑片构成的方四角形中间，主轴为带键槽的台阶轴，中部套装在动力盘的主轴孔中，两端分别套装在前、后端盖的中心轴孔中，用紧固件将前、后端盖与机壳连接组装固定，将转子总成封闭包容在机壳内。转子总成转动时，滑片在机壳内的滑动轨迹首尾相连形成的外包络线与机壳内壁的空间曲面相吻合，机壳内壁可与滑片保持接触。滑片为板式，一端带有斜向内面凸出的圆柱体形阳密封绞，另一端带有Y形内凹阴密封绞，每片滑片的阴密封绞与相邻滑片的阳密封绞对应绞合连接，滑片的内面中部带有圆滑凸出的轴向圆柱体形滑片动力啮合曲面，可与动力盘啮合面相接触啮合，滑片侧面开有侧面密封槽，槽内装有侧面密封条，滑片端部的阴密封绞外表面沿轴向开有端面密封槽，槽内装有端面密封条，4片滑片首尾相连构成的方四角形在机壳内转动时，可沿对角线相应滑移变为菱形。动力盘中心的主轴孔带有键槽，动力盘啮合面对面相对于主轴孔相对称，动力盘啮合面的各个面可始终与滑片动力啮合曲面相接触啮合滑动。机壳外表面上的径向通气孔有两个，两孔中心线夹角为70°～110°，两个通气孔随转子总成转动分别实现进气或排气。并可互相转换进、排气功能，机壳的外廓表面均布若干散热肋。端盖平面上环绕中心轴孔的外缘开有一圈散热孔，外轮廓表面均布端盖散热肋。在转子总成在机壳中旋转过程中，4个滑片的阴密封绞始终与机壳内表面保持滑动接触，4个滑片与前、后端盖在机壳内围成的空间形成4个封闭腔，随着转子总成每旋转360°，每一个封闭腔都要经过吸气、压缩、膨胀、排气四个过程。滑片构成的方四角形在封闭腔的高压气体膨胀作用下和机壳内壁的限制下，阴密封绞和阳密封绞的绞接夹角在滑移中发生变化，一组对角夹角变大，另一组对角夹角相应变小，使相应围成的封闭腔也随之变大或变小，转子总成的外廓在方四角形和菱形之间不断变化。在转子总成旋转、滑片构成的方四角形在机壳内滑移变形过程中，动力盘始终位于转子总成的几何中心，并随滑片阴密封绞的对角绞心连线同步旋转，在滑片与主轴之间起着相互传递动力的作用。起动时，动力由主轴通过动力盘传递到滑片，使转子总成旋转；起动后，动力由滑片通过动力盘传递到主轴，输出动力。机壳、端盖、转子总成的各个部件均采用硬质、耐磨、自润滑的HS合金制作，消除了润滑油的供油系统，便于维护保养，延长使用寿命。以上结构，同样适用于压缩机、风动机、压力泵、水动机等机械。

经过上述设计、改进，本发明彻底去掉了活塞和曲柄连杆机构，完全消除了直线往复运动，在功率相同情况下，本发明的体积仅为往复运动式发动机的20％、三角活塞转子式发动机的30％，结构简单，活动部件少，减轻了摩擦，动力传递路线短，扭矩均匀，热效率高，排放污染少，振动噪声低，较好地达到了发明目的。

附图说明

图1为本发明的整机结构示意图；

图2为本发明的转子总成组装结构图；

图3为本发明的机壳(2)；

图4为本发明的端盖(5)；

图5为本发明的动力盘(3)；

图6为本发明的滑片(1)；

图7为本发明的主轴(4)。

图中，1-滑片，2-机壳，3-动力盘，4-主轴，5-端盖；B-机壳内壁，C-键槽，D-机壳内孔，E-侧角密封槽，F-端面密封条，H-散热肋，K-主轴孔，L-端盖散热肋，M-螺孔，N-滑片动力啮合曲面，Q-通气孔，R-散热孔，S-动力盘啮合面，T-侧面密封条，V-端面密封槽，W-阳密封绞，Y-阴密封绞，Z-中心轴孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式加以说明。机壳2外轮廓表面均布散热肋H，机壳2的壳壁端面上环绕机壳内孔D均布16个螺孔M，端盖5中心开有中心轴孔Z，端盖5环绕中心轴孔Z的平面圆周上均布9个散热孔R，外轮廓表面均布端盖散热肋L。动力盘3外廓为平滑的四边形动力盘啮合面S，中心开有带键槽C的主轴孔K。滑片1为两端分别带有斜向圆柱体形阳密封绞W、Y形内凹的阴密封绞Y，滑片1的侧面开有侧面密封槽E，内装侧面密封条T，阴密封绞Y的外端面上轴向开有端面密封槽V，内装端面密封条F，滑片1的内面中部为圆滑凸出的轴向圆柱体形滑片动力啮合曲面N，台阶式主轴4的中部直径大，两端直径小，前端长，后端短。组装时将滑片1的两端分别与相邻滑片1的端部相连接，由阴密封绞Y与阳密封绞W相绞合、首尾相连形成方四角形，动力盘3装置在4片滑片1构成的方四角形中心，滑片1动力啮合曲面N与动力盘啮合面S相接触啮合。主轴4中部套装在动力盘3的主轴孔K中，用键固定，组成转子总成，再套装于机壳2内，主轴4的两端分别套装前、后端盖5的中心轴孔Z，用螺钉将前、后端盖5固定在机壳2上，将转子总成封装在机壳2内。机壳内壁B的空间曲线与滑片1阴密封绞Y在机壳2内滑动轨迹构成的封闭包络线相同，机壳2上的两个通气孔Q的中心线在机壳2内的对称中心点相交，两孔中心线夹角为90°。当转子总成转动时，随转子总成的旋转，两个通气孔Q始终保持一个进气、另一个排气的状态。动力盘3啮合面S始终保持与滑片1动力啮合曲面N相接触啮合，在滑片1与主轴4之间起着相互传递动力的作用，起动时动力由主轴4经动力盘3传递到滑片1，起动后动力由滑片1通过动力盘3传递到主轴4。转子总成在旋转过程中，受到机壳2的制约，滑片1连成的方四角形构造沿对角线滑移呈菱形变化。4个滑片1的外轮廓与机壳内壁B及端盖5形成四个隔绝的封闭腔，发动机工作时，四个封闭腔分别处于吸气、压缩、膨胀，排气状态。转子总成每转动一圈，各个封闭腔分别经过吸气、压缩、膨胀，排气四个过程，吸气状态与膨胀状态的体积大，压缩状态与排气状态体积小。吸气腔通过吸气通气孔Q吸入油气，转至压缩腔点火燃烧，体积缩小，压力加大，推进至膨胀腔，体积加大，压力下降，到排气腔体积缩小，通过排气通气孔Q将废气排出，又转到吸气腔重新开始吸气过程，进入下一循环。在转子总成转动过程中，每个封闭腔都要反复经过四个过程，各个封闭腔始终处于相应的不同状态，连动起来，就形成了转子总成连续旋转，并通过动力盘3带动主轴4旋转，输出动力。本实施例每分钟可旋转1500至3000转。转子总成在机壳2内旋转产生的热量可通过端盖5上的散热孔R进行换气冷却。与同功率的传统发动机相比，本发明的体积大大缩小，能耗可降低10％以上，振动、噪声极轻微，产生的废气大大减少。

Claims (8)

1.一种四角转子发动机，由机壳(2)、端盖(5)、转子总成组成，其特征在于机壳(2)是设有可包容、配装转子总成的机壳内壁(B)的空心壳体，两端面各沿机壳内孔(D)周围开有一圈螺孔(M)，机壳(2)外廓面开有径向的通气孔(Q)，端盖(5)为外廓与机壳(2)外廓形状相同的前、后两只平板，端盖(5)开有中心轴孔(Z)，在平面上与机壳(2)端面相对应的位置开有相同的螺孔(M)，转子总成由滑片(1)、动力盘(3)和主轴(4)组成，4片滑片(1)首尾相连构成方四角形，动力盘(3)的中心开有主轴孔(K)，外轮廓为平滑四边形动力盘啮合面(S)，置于滑片(1)构成的方四角形中间，主轴(4)为带键槽的台阶轴，套装在动力盘(3)的主轴孔(K)中，两端分别套装前、后端盖(5)，用紧固件将前、后端盖(5)与机壳(2)连接组装固定，将转子总成包容在机壳(2)内，转子总成转动时，滑片(1)在机壳(2)内的滑动轨迹首尾相连形成的外包络线与机壳内壁(B)的空间曲面相吻合。

2.按照权利要求1所述的四角转子发动机，其特征在于所说的滑片(1)为板式，一端带有斜向内面凸出的圆柱体形阳密封绞(W)，另一端带有Y形内凹的阴密封绞(Y)，每片滑片(1)的阳密封绞(W)与相邻滑片(1)的阴密封绞(Y)对应绞合连接，滑片(1)的内面中部带有圆滑凸出的轴向圆柱体形滑片动力啮合曲面(N)，可与动力盘(3)啮合面(S)相接触啮合，滑片(1)侧面开有侧面密封槽(E)，槽内装有侧面密封条(T)，滑片(1)端部的阴密封绞(Y)外表面沿轴向开有端面密封槽(V)，内装端面密封条(F)，4片滑片(1)首尾相连构成的方四角形在机壳(2)内转动时，可沿对角线相应滑移变为菱形。

3.按照权利要求1所述的四角转子发动机，其特征在于所说的动力盘(3)中心的主轴孔(K)带有键槽(C)，动力盘啮合面(S)对面相对于主轴孔(K)相对称，动力盘啮合面(S)的各个面可与滑片(1)动力啮合曲面(N)相接触啮合。

4.按照权利要求1所述的四角转子发动机，其特征在于所说的机壳(2)外表面上的径向通气孔(Q)有两个，两孔中心线的夹角为70°～110°，两个通气孔(Q)随转子总成转动分别实现进气或排气，并可互相转换，机壳(2)的外廓表面均布若干散热肋(H)。

5.按照权利要求1所述的四角转子发动机，其特征在于所说的端盖(5)平面上环绕中心轴孔(Z)的外缘开有一圈散热孔(R)，外轮廓表面均布端盖散热肋(L)。

6.按照权利要求1所述的四角转子发动机，其特征在于所说的转子总成在机壳(2)中旋转时，滑片(1)构成的方四角形在封闭腔高压气体膨胀作用下和机壳内壁(B)的限制下，阳密封绞(W)和阴密封绞(Y)的绞接夹角在滑移中发生变化，一组对角夹角变大，另一组对角夹角变小，使相应围成的封闭腔随之变大或变小，转子总成的外廊可在方四角形和菱形之间不断变化。

7.按照权利要求1所述过的四角转子发动机，其特征在于所说的机壳(2)、端盖(5)、转子总成的各部件均采用硬质、耐磨、自润滑的HS合金制作。

8.按照权利要求1所述的四角转子发动机，其特征在于所说的各个结构也可应用于压缩机、风动机、压力泵、水动机等机械。

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