CN100557213C - 回转引擎 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转引擎，它是由一只以上的滑块配置于一具圆形汽轮周围或两侧，汽轮中央固定于一主轴上，转动时输出动力。上述汽轮周围设有排列节距相同的倒三角形凹穴，作为活塞，对应滑块内侧设有进气室及燃烧室亦为倒三角形凹穴与汽轮吻合构成汽缸体，外侧设有圆弧滑道与气轮的逆转方向形成夹角并由支架上的滑轮支撑，开口端设有弹簧及螺丝可调节其与汽轮间的基本微小压力，并防止滑块沿正转方向滑脱。本案以夹角配合反作用力，滑块得以把持与汽轮密合且能因应气压高低及热胀冷缩的现象，自动游移于转动力与离心力的平衡点，使其与汽轮间的压力趋近于零，凡此可提高燃烧温度及燃烧效率。

Description

回转引擎

技术领域

本发明涉及一种动力装置，特别是涉及一种汽轮机的回转引擎。

背景技术

传统引擎除飞机、轮船需要较快速或较大马力配用喷射引擎或涡轮引擎者外，陆地车辆均广泛使用往复式活塞引擎，于低速时转矩仍属正常，为其独特的优点。喷射引擎由于持续燃烧累积温度高，空气混合比较稳定，燃烧效率佳，体积小，马力大，为其优点，但低速时转矩差为其缺点。1957年德国工程师温格尔(Wan Kel)所发明的回转活塞引擎，其构造简单、体积小、重量轻、噪音小，虽然具有诸多优点，但低速时转矩差，故尚未广泛取代传统往复式活塞引擎。往复式引擎通常活塞与汽缸间必须保持适当间隙(Clearance)，始能转动，因此必须冷却控制于低温运转以防止热胀冷缩产生应变，其总共热量损耗约占燃料总量的60％，其有效利用率仅约为30％，此外间歇进气系统欲控制空气与燃料混合比例不易，续以燃烧温度低较易产生空气污染，汽缸每次引爆量较大，噪音大，震动大，控制杂，相对结构也重大且坚强，又因爆震关系设限，汽缸内径不宜大于150公分，因此汽油引擎大马力者均为多缸组成，加速性能差，每一、二转加一次混合油气，可增加的量有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃烧温度高、效率高、噪音震动小、体积小、重量轻、动力损失小的燃油汽轮机回转引擎。

本发明的另一目的在于提供一种效率高、体积小、重量轻、动力损失小的高压气体汽轮机。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明的回转引擎，它包括一个圆形汽轮和一个与该圆形汽轮外围静态配合的一个以上的滑块；所述的汽轮中央固定于一个输出动力的主轴上，汽轮的外围设有排列节距相同起活塞作用的倒三角形凹穴；滑块凹形宽沟的底部设有与该倒三角形凹穴对应的进气室及燃烧室，所述的进气室及燃烧室亦为倒三角形凹穴，与汽轮吻合构成汽缸体；滑块外侧设有由滑轮支撑的圆弧滑道，滑块被活动夹持在滑轮与汽轮之间且与汽轮的逆转方向构成圆弧形夹角。

所述的进气室及燃烧室的前端间距均大于活塞的开口长度，以防止活塞跨接进气室及燃烧室或跨出外界范围，避免气体外泄，影响低速转距者。

通常较稀薄的油雾、空气混合气于常态压力下点火不产生爆炸，因为各油粒间距较疏远，无法相互引燃。依传统引擎将该混合气由汽缸行程压缩至九分之一体积时，各油粒距离推近集中达到可以互相引燃状态下，点火就会产生爆炸，其燃烧方式是由一点传到一线，再到全面。故须提前5度时间点火，方能发挥最大功能，但本发明燃烧室保持高温火焰，任何压缩比的混合气均可立即燃烧产生动力，故其汽密度要求不高，不易熄火与故障，此为其独特的进步之处。

本发明的另一例回转引擎，它包括一个圆形汽轮和一个与该圆形汽轮外围静态配合的一个以上的滑块；所述的汽轮中央固定于一个输出动力的主轴上，汽轮的外围设有排列节距相同起活塞作用的倒三角形凹穴；滑块凹形宽沟的底部设有与该倒三角形凹穴对应的进气室，所述的进气室亦为倒三角形凹穴，与汽轮吻合构成汽缸体；滑块外侧设有由滑轮支撑的圆弧滑道，滑块被活动夹持在滑轮与汽轮之间且与汽轮的逆转方向构成圆弧形夹角，可直接将气体能量转换为机械动能。

本发明回转引擎设有一具圆形汽轮，中央固定于一主轴上，转动时输出动力，汽轮周围或两侧设有排列节距相同的倒三角形凹穴，配置一只以上的滑块静态与之保持密合。由于本发明采用圆形汽轮，避免受制于传统引擎汽缸与活塞间隙限制以低温运转，或间歇性进、排气方式所产生的缺陷，因而具有燃烧温度高、效率高、噪音震动小、体积小、重量轻、动力损失小又能直接作为高压气汽轮机使用等优点。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的立体示意图；

图2是本发明的平面图；

图3是本发明汽轮与滑块分解图；

图4是本发明汽轮与滑块密合断面图；

图5是本发明的向量力的分析图；

图6是本发明的高压气汽轮机。

具体实施方式

在图1-图4中：

11 气轮      10 主轴

11 支架      12 活塞

2  滑块      20 进气口

21 进气室    22 燃烧室

23 火花塞    24 圆弧滑道

25 滑轮      26 弹簧

27 螺丝      28 凹形宽沟

29 伸缩套管  F：转动力

R：反作用力  C：离心力

如图1所示，本发明回转引擎是由一只以上的滑块2静态配置于一具圆形汽轮1周围或两侧，汽轮1中央固定于一主轴10上，转动时输出动力，汽轮1周围或两侧设有排列节距相同的倒三角形凹穴，配置一只以上的滑块2静态与之保持密合，滑块2的对应边为一凹形宽沟28，可嵌入汽轮1的外缘，具适应热胀冷缩及防止气体泄漏的功能，沟的底部设有倒三角形凹穴，分别为进气室21及燃烧室22，与汽轮1上的倒三角形凹穴相吻合(如图2、图3、图4所示)，构成汽缸体。滑块2外侧设有圆弧滑道24与汽轮1的弧度相同，并与其逆转方向构成圆弧形夹角，并由数只滑轮25配置于圆弧滑道24上支撑它，而滑轮25是装设固定于支架11上，上述夹角开口端设有螺丝27，弹簧26可调节对滑块2施加小量压力，迫使其向夹角端靠拢以获得小量压力，推向汽轮1以保持与汽轮1的密合，另可防止滑块2沿正转方向滑脱。燃烧室22设有火花塞23不断点火燃烧，持续产生动力，其作用力与力臂(汽轮的半径)成90度直角，且最直接传动，最符合向量(VECTOR)力学原理(如图5所示)，则动力损失最小。再则力臂长，即使低气压亦能获得高转矩。由于燃烧温度较高，得以较低的压缩比获得相同效果，惟转速较低，故可改变压缩比以调节引擎转速。

由于上述汽轮1周围设有倒三角形凹穴为一体成形者，故其远优于叶片组合体，具较佳的汽密度及耐磨耗性，其与滑块2必须保持密合，及因应高低气压与热胀冷缩的变化，滑块2若施加较高压力则影响转矩产生刹车效应，此为业界技术盲点(本案以逆转方向的夹角配合反作用力的方法，当滑块2与汽轮1间因热胀增加压力及磨擦力，以致滑块2与汽轮1沿正转方向微量带动，造成滑块2外侧的圆弧滑道24与滑轮25松脱，后续的气压迫使滑块2与汽轮1稍微分离，后因反作用力沿逆转方向推回夹角，依此理论滑块2得以自动调整压力与位移获得最佳效果)。至于转动力依据倒三角形凹穴产生推力的面积而计，此即三角形的一边面积，但离心力是依据倒三角形凹穴开口的面积而计，此即三角形底边的面积，而夹角的大小取决于转动力与离心力两者间的大小比例，设若两力相等则夹角应于45度附近，当离心力较大时，夹角角度必须较小始能抵挡推力，反之，离心力较小时夹角角度可放大些达两力平衡点附近。两三角形相吻合构成汽缸体，虽然内部产生高压汽体但实际上并无推力作功，因此本引擎燃烧室22必须拉长至可跨通次一活塞12，原理上容积必须具备可拓展空间始能产生推力转动。静态滑块2与汽轮1密合面分别设有倒三角形凹穴的进气室21及燃烧室22，其前端间隔均大于活塞12开口长度，以防止活塞12跨越两室或外界致气体泄漏，影响低速转矩者。

本发明的回转引擎必须由外部空气压缩机吸入空气、油气经压缩后，输出高压混合气，由管路供给本引擎使用，亦可选择空气压缩机按能量相匹配，以一对一直接与本引擎结合，其间尚可依燃料种类不同特性更改转速比，以获得所需要的压缩比，惟须另加设启动马达装置。滑块2可掏空部份容积以减轻重量。由于燃烧运转均处高温状况，汽轮1与滑块2宜采碳化矽、陶瓷材料及耐温耐磨断热材料被覆。至于排气温度较高，产生较多NO_X、SO₂、剧毒，必须触媒转换排除，亦可串接吹风系统，(Cyclone)内设循环水雾，降低排气温度，同时大量二氧化碳被水雾吸收，成为碳酸液收集排放。

此外如图六所示，若由外部供给高压空气，高压高温水蒸气，或燃烧后的高压高温废气，经进气室21导入，直接将气体能量转换为机械动能，则汽轮转动输出动力。如此一来，滑块凹形宽沟28的底部仅需设有与汽轮1外侧倒三角形凹穴对应的进气室21，与汽轮1吻合构成汽缸体。

Claims (3)

1、一种回转引擎，其特征在于：它包括一个圆形汽轮和与该圆形汽轮外围静态配合的一个以上的滑块；所述的汽轮中央固定于一个输出动力的主轴上，汽轮的外围设有排列节距相同起活塞作用的倒三角形凹穴；滑块凹形宽沟的底部设有与该倒三角形凹穴对应的进气室，所述的进气室为倒三角形凹穴，呈倒三角形凹穴的进气室与汽轮吻合构成汽缸体；滑块外侧设有由滑轮支撑的圆弧滑道，滑块被活动夹持在滑轮与汽轮之间且与汽轮的逆转方向构成圆弧形夹角。

2、根据权利要求1所述回转引擎，其特征在于：滑块凹形宽沟的底部还设有与该倒三角形凹穴对应的燃烧室，所述的燃烧室亦为倒三角形凹穴，呈倒三角形凹穴的进气室及燃烧室与汽轮吻合构成汽缸体。

3、根据权利要求2所述回转引擎，其特征在于：所述的进气室及燃烧室的前端间距均大于活塞的开口长度，以防止活塞跨接进气室及燃料室或跨出外界范围。

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