CN104769220A - 一种旋转活塞式热力发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种旋转活塞式热力发动机，由基于杠杆的机构构成，所述杠杆通过位于一端部的轴(3)固定在由相互耦接的两个壳体形成的曲轴箱的外周上，且杠杆以轴为中心旋转；杠杆包括中间凹槽，且曲轴杆沿着中间凹槽滑动；杠杆的另一端部通过与活塞耦接的曲柄作用在活塞上。在曲轴(8)上的曲轴箱(1)的旋转包括活塞(5)的移动；其中该活塞在气缸(6)内通过连接杆(4)耦合至所述杠杆(2)，在气缸内压缩气体并启动内燃机的循环。曲轴的轴可以被阻塞或与单一方向的离合器耦接，以阻碍该曲轴旋转。该发动机的基本组件由两个气缸的缸体和两个杆的曲轴构成；气缸与曲轴箱耦合；两个杆之间设置成180°，且两个杆分别驱动移动各自活塞的两个对称杠杆。

Description

一种旋转活塞式热力发动机
技术领域
本发明涉及工业技术通用领域，更具体地说，涉及交通运输行业。
背景技术
热力发动机通常是众所周知的，因此，在此不做相关介绍。尽管存在几个发展旋转切向活塞式发动机的方案，但是目前为止，这些方案均未实现。其原因在于，这些方案均是基于构造在两个臂上的杠杆的驱动来进行的，从而导致这些设计效率低。其中，一个臂上开设有槽，曲轴杆沿着该槽滑动，且在以中间轴为中心旋转时，该臂使得在活塞内产生线性运动，且该活塞通过连接杆耦接在另一个臂的端部。这样的结构不利于缸体的转动，并且作用在曲轴上时仅具有非常低的输出，如专利号为ES2072175和ES2261007的专利中所述。
发明内容
本发明产生的技术优势：
本发明涉及一种旋转式发动机。在某些方面，所述发动机与上述引用的设计类型相同。然而，本发明的旋转式发动机具有完全不同的结构，且改变了组件的驱动。该发动机的操作是基于杠杆的；其中所述杠杆通过在所述杠杆一个端部的轴固定在曲轴箱的外周上，以使所述杠杆能够以轴为中心旋转。所述杠杆包括中间凹槽部分，且曲轴杆沿着中间凹槽滑动。活塞通过连接杆与杠杆的另一端部耦接。当力施加到气缸盖上时，这种新结构使得缸体可以以曲轴的轴进行旋转。此时，杆充当支撑点，而杠杆的轴充当阻力点。曲轴可以固定到该结构上，或者由活塞施加的力驱动该曲轴向反方向旋转。其中，通过连接杆和杠杆将活塞施加的力传递至杆。这种情况下，在转动的开始期间，为了避免一个轴驱动另一个轴，则将有关(pertain to)曲轴和缸体的两个轴单独地与其对应的单一方向的离合器耦接，从而使得两个轴能向反方向旋转。本发明中使用的用语“组件”表示缸体，该缸体由两个气缸以及曲轴组成，并具有彼此成180°的两个杆(不同的组件之间可相互耦接)。所述两个杆由两个相同且方向相反的杠杆驱动。这样的结构从动态和美学方面上促进了各个组件的平衡。
此新设计具有一系列还未被充分证明的明显优点：
-显著提高了热效率，同等功率下降低了重量，减少了活塞移动时的摩擦；
-所需的器件数量减少；并由于(upon)本发明利用空气能自我降温，由此可大幅度降低每个单元的成本；
-活塞冲程的长度不仅由曲轴的直径决定，而且由杠杆的结构和长度决定，从而改善了发动机的尺寸。
附图说明
为了完成本发明的描述和便于更好地理解本发明的特征，本说明书设有一组附图，该组附图为本发明的固有组成部分。下面对附图进行非限制性说明：
图1示出了壳体的平面图，平面图还示出了内部部件的连接，以及气缸和气缸盖的连接；同时，还显示了用于2和4-冲程操作的阀的可能位置；
图2和图3显示当缸体在曲轴上旋转时活塞的移动；
图4显示汽油恢复泵(oil recovery pump)的位置和驱动用于四冲程发动机的进气阀与排气阀的齿轮的可能位置；
图5显示本结构的一些优点：曲轴的直径为76mm，活塞具有111mm的活塞冲程；同时，还可以看出，在冲程过程中，连接杆的线性时间差为6mm，由此意味着活塞上的侧向载荷是最小的；
图6显示了杠杆和曲轴的剖视图，并包含壳体内的结构；
图7显示通过单一方向的离合器将缸体的轴和曲轴的轴固定的示意图；
图8是将曲轴箱的轴和曲轴的轴与共同输出轴相接合的实施例的爆炸图。
只要不构成对本发明的本质修改，所有器件的形状、大小和结构可以变化。
本说明书中写到的用语必须通常理解充分且非限定的。
具体实施方式
本发明的旋转活塞式热力发动机由相互耦接(couple to)的两个壳体形成的基本组件构成。该壳体内容纳有曲轴和驱动活塞的杠杆，且气缸以及该发动机正常运行所需的其他部件与壳体耦接。
图1为平面图。从图中可以看出，杠杆(2)通过轴(3)与壳体(1)耦接，驱动活塞(5)的连接杆(4)与杠杆的另一端部连接。其中，连接杆沿着气缸(6)移动，且气缸与气缸盖(7)耦接。曲轴和曲轴杆(8)位于壳体的中心位置。每个曲轴杆(crankshaft rod)沿着相应的杠杆的中间凹槽滑动，并在缸体旋转时该曲轴杆驱动(drag)活塞运动。图2和图3显示在组件旋转且曲轴保持在与先前相同方向时活塞的移动过程。
本发明的发动机设计可以工作于2-冲程或者4-冲程。在2-冲程中，本发明的发动机可以以两种不同的模式进行操作：一是使用喷嘴的标准模式，而另一模式是使用两个导向阀。如图1所示，“进气”阀(9)在适当时刻使曲轴箱连接至气缸；而同等控制的排气阀(10)则在适当时刻将气体排出。曲轴通过齿轮、滑轮或者其他方法来驱动这些阀，或者通过电磁控制这些阀。在这种情况下，空气/燃料混合物将经过曲轴的前轴输入，并在上述两种情况下，应该将点火系统并入该发动机内。为了同样能够工作于4-冲程，燃料将通过轴来供应；氧化剂将直接从气缸盖上获得，并可以与汽油和其他燃料一起工作。这种情况下在本系统中提供油脂系统，并在发动机外部设有润滑沉积剂(lubricantdeposit)。其中，该油脂系统通过旋转接头经由前轴合并和恢复。其中，该油脂系统通过泵驱动，并通过由杠杆驱动的两个泵(11)使该油脂系统恢复(参见图4)。
为了说明操作模式，以下显示了工作于2-冲程下的引擎的操作。为了将操作模式说明得更清楚，本发明提出曲轴保持静止。因此，从对应于爆炸循环(explosion cycle)末端的图1开始，气体已经通过气缸盖(10)内的排气阀排出至外部；而压缩在曲轴箱内的空气/燃料/汽油混合物则通过进气阀(9)进入。其中，在进气阀打开时，可使曲轴箱连接到气缸内部，而在活塞开始进行向上冲程时进气阀关闭。如图2所示，混合物被压缩；而如图3所示，在混合物达到最大压缩时将产生爆炸，而作用在气缸盖上的气体将引起气缸盖的旋转。当支撑在曲轴杆上时，爆炸引起的力将施加到杠杆的轴。
在曲轴被阻塞时，产生的能量将传输至输出轴，该输出轴与组件的曲轴箱直接耦接。在曲轴和输出轴的旋转过程中，如图8所示，轴通过齿轮耦接。曲轴箱与容纳在带齿的(toothed)壳体内的齿冠连接，且曲轴的轴穿过曲轴箱的中心位置。同样地，曲轴箱耦接至内齿轮连接，两个小齿轮接合在曲轴箱和曲轴之间；其中所述曲轴箱和曲轴设置成180°，并与动力输出轴耦接。因此，曲轴箱和曲轴的旋转驱动动力输出轴。

Claims (7)

1.一种旋转活塞式热力发动机，由相互耦接的两个壳体形成的缸体构成，所述壳体内容纳有具有两个杆和两个杠杆的曲轴，气缸和所述正常运行所需的其他部件与所述壳体耦接；其特征在于，每个杠杆(2)以轴(3)为中心旋转；其中，所述轴位于所述杠杆的一端部，并固定于所述壳体的外周上；所述杠杆包括中间凹槽；曲轴杆(8)沿着所述中间凹槽滑动，且活塞(5)通过连接杆(4)与所述杠杆的另一端部耦接；在所述缸体支撑在所述曲轴杆且引起所述曲轴旋转时，所述结构使得通过气缸盖(7)与所述活塞之间的气体膨胀施加的力导致所述缸体及所有部件在所述曲轴上旋转。
2.根据权利要求1中所述的旋转活塞式热力发动机，其特征在于，所述杠杆对称设置，且每个所述杠杆通过彼此成180°的两个杆的曲轴杆驱动。
3.根据前述权利要求所述的旋转活塞式热力发动机，其特征在于，所述曲轴被阻塞，并仅允许所述缸体的转动。
4.根据前述权利要求所述的旋转活塞式热力发动机，其特征在于，所述缸体和所述曲轴分别耦接至单一方向的离合器，以促进所述缸体和所述曲轴的反方向的旋转。
5.根据权利要求1-4所述的旋转活塞式热力发动机，其特征在于，通过喷嘴的方式或具有控制阀，使所述热力发动机工作于2-冲程循环中。
6.根据权利要求1-4所述的旋转活塞式热力发动机，其特征在于，所述引擎工作于4-冲程循环。
7.根据前述权利要求所述的旋转活塞式热力发动机，其特征在于，所述热力发动机由两个气缸的两个或多个缸体构成。
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