CN106895151B - 一种连续低温燃烧转子发动机组合密封方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种连续低温燃烧转子发动机密封组合方法与装置，其特征在于包括：连续低温燃烧转子发动机壳体(1)，主轴正时齿轮(2)，辅助轴正时齿轮(3)，右辅助轴油封(5)，端面密封内六角(6)，辅助轮(8)，辅助轴(9)，端面密封(10)，主轴(12)，轴承密封(16)，端面外漏密封圈(17)，端面内漏密封圈(18)，主轴辅助齿轮配合(19)，主轴齿轮(20)，端面内密封(21)，左辅助轴油封(22)，上进气口(23)，主轴齿轮凸起凹槽(24)，主轴齿轮凸起(25)，上排气口(26)，下进气口(27)，下排气口(28)，端面密封安装孔(29)，端面密封定位销(30)，端面内漏密封凹槽(31)，端面外漏密封凹槽(32)，辅助轮凹槽(33)；该方案克服了新型连续低温燃烧转子发动机的进气，燃烧，膨胀过程时的密封问题，通过轴向密封与径向密封，同时采用不接触组合密封技术，可以实现整个系统的动密封，达到密封要求。

Description

一种连续低温燃烧转子发动机组合密封方法与装置

技术领域

本发明专利涉及转子发动机密封方法与装置，尤其涉及一种连续低温燃烧转子发动机组合密封方法与装置。

背景技术

随着国家对内燃机排放与油耗法规的越来越严格，传统内燃机、燃气轮机等现有动力机械存在以下几个方面的问题：(1)效率问题，在一定的工况下，传统柴油机效率,最高热效率才40％左右；传统汽油机效率最高效率35％，在怠速工况时，效率更低，在急加速减速等瞬变工况时，传统发动机的效率低；(2)排放问题，由于传统柴油机运行时，空气过量，因此在富氧高温的情况下，NOx排放，同时由于是扩散燃烧，燃油喷雾与空气混合不均匀，局部燃烧恶化，燃油直接裂变成低碳原子，组合聚变成颗粒物的排放，因此颗粒排放物高，特别是在加速时，柴油机尾气冒黑烟；传统汽油机由于在当量比燃烧，在高负荷时，会加浓喷射，因此碳氢与一氧化碳排放高，且由于缸内燃烧活塞璧面温度低，容易失火，焠熄距离长，从而造成排放高；(3)功率密度，传统柴油机与汽油机功率密度低。由于传统发动机经常处于低速、怠速、急加减速等工况，传统汽油发动机进气量不足；由于浓混合气，缸内燃烧不充分、燃烧循环变动率大，造成传统汽油机排放污染物较高，对汽油机而言，其氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物排放严重；对柴油机而言，其碳烟、氮氧化物、一氧化碳、烃的衍生物等排放严重；这两者严重污染环境，严重的情况下可能造成光化学反应。因此提出了新型连续燃烧转子发动机，主要有主动轮和两个辅动轮的基圆相切，通过凸起和凹槽相互配合，形成相互独立的容积腔；主动轮基圆、主动轮凸起和壳体形成定容燃烧室(燃烧过程中燃烧室通过凸起与进排气腔隔离)；壳体上有固定的气口，气口布置有正时装置，用于进气和排气，进气和排气的角度约40～60度；喷嘴点火器，在燃烧装置工作过程中，进行连续燃料喷射，形成连续燃烧(燃料喷射量不显著随气缸压力变化而变化)在燃烧装置里，各有两个容积腔在进行同样的过程(进气、燃烧、排气过程)，能够实现连续低温燃烧，效率高，理论上接近卡诺循环效率；由于是低温燃烧，氮氧化物低；连续低温燃烧转子发动机质量轻，而发出的功率大，实现了高比功率。

然而，连续低温燃烧转子发动机存在着轴向与径向密封的问题：(1)轴向密封问题，由于转子发动机的燃烧室结构特殊情况造成的，主要有主动轮和两个辅动轮的基圆相切，通过凸起和凹槽相互配合，形成相互独立的容积腔；独立的容积腔两端面，由于精工进度的限制，不可能配合的非常紧密，同时由于连续低温燃烧转子发动机的转子实时处于高速运转，如果配合紧密，就会造成磨损严重，因此只能为间隙配合，但是通过较高加工精度，可以实现极低的间隙，但依然会存在端面气体泄露；(2)径向密封问题，独立的容积腔的上端面，靠凸起与连续低温燃烧转子发动机的壳体紧密配合，由于精工进度的限制，不可能配合的非常紧密，同时由于连续低温燃烧转子发动机的转子实时处于高速运转，如果配合紧密，就会造成磨损严重，因此只能为间隙配合，但是通过较高加工精度，可以实现极低的间隙，但依然会存在顶面的气体泄露；气体泄露，造成进气过程进气密度低、燃烧室压力低、膨胀压力低，从而达不到低排放，高效率、高功率的设计目标。

为解决上述问题，需要对连续低温燃烧转子发动机密封进行重新设计，现有技术缺少一种能够对连续低温燃烧转子发动机轴向与径向密封的方法与装置。

发明内容

为克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供能够通过轴向密封与径向密封，同时采用不接触组合密封技术装置。

本发明的技术方案是一种连续燃温燃烧转子发动机密封组合装置，连续低温燃烧转子发动机壳体，主轴正时齿轮，辅助轴正时齿轮，右辅助轴油封，端面密封内六角，辅助轮，辅助轴，端面密封，主轴，轴承密封，端面外漏密封圈，端面内漏密封圈，主轴辅助齿轮配合，主轴齿轮，端面内密封，左辅助轴油封，上进气口，主轴齿轮凸起凹槽，主轴齿轮凸起，上排气口，下进气口，下排气口，端面密封安装孔，端面密封定位销，端面内漏密封凹槽，端面外漏密封凹槽，辅助轮凹槽；其特征在于：

其中：主轴与辅助轴通过轴承安装在连续低温燃烧转子发动机壳体上，主轴正时齿轮安装在主轴的前端，辅助轴正时齿轮安装在辅助轴的前端，主轴正时齿轮与辅助轴正时齿轮啮合，通过固定的齿数比，形成正时；右辅助轴油封安装在轴承与辅助之间，防止润滑脂进入；主轴齿轮安装在主轴上，通过花键配合，由主轴驱动主轴齿轮，共同旋转；辅助轮安装在辅助轴上，通过花键配合，由辅助轴驱动辅助轮，共同旋转；轴承盖通过轴承盖螺栓安装在连续低温燃烧转子发动机壳体上；放气阀通过螺栓安装在轴承盖上，当连续低温燃烧转子发动机内压力大于一定值时，进行泄压处理，防止压力过高，对连续低温燃烧转子发动机工作造成影响。

端面密封通过端面密封定位销定位，端面密封安装孔的内六角螺栓安装在连续低温燃烧转子发动机壳体与主轴齿轮和辅助轮之间，由于主轴齿轮和两个辅动轮的基圆相切，通过主轴齿轮凸起，主轴齿轮凸起凹槽和辅助轮凹槽相互配合，形成主轴辅助齿轮配合；端面内密封通过内六角螺栓安装在主轴齿轮上，这些零件间形成相互独立的容积腔，此容积腔用于进气，燃烧，膨胀。

独立的容积腔两端端面密封主要由端面外漏密封圈，端面内漏密封凹槽，端面外漏密封凹槽和端面内漏密封圈组成，端面外漏密封圈与端面内漏密封凹槽形成多层非接触式间隙配合；端面内漏密封圈与端面外漏密封凹槽形成多层非接触式间隙配合。

本发明的有益效果在于提供了一种连续低温燃烧转子发动机密封组合方法与装置，该方案克服了新型连续低温燃烧转子发动机的进气，燃烧，膨胀过程时的密封问题，通过轴向密封与径向密封，同时采用不接触组合密封技术，可以实现整个系统的动密封，达到密封要求。

附图说明

图1是一种新型连续低温燃烧转子发动机密封组合方法与装置总图；

图2是一种新型连续低温燃烧转子发动机密封组合方法与装置侧视图；

图3是一种新型连续低温燃烧转子发动机轴向端面密封图；

图4是一种新型连续低温燃烧转子非接触式密封圈；

图5是一种新型连续低温燃烧转子发动机主轴轮径向密封图；

图6是一种新型连续低温燃烧转子发动机辅助轮径向密封图；

其中：1-连续低温燃烧转子发动机壳体，2-主轴正时齿轮，3-辅助轴正时齿轮，4-轴承，5-右辅助轴油封，6-端面密封内六角，7-六角螺栓，8-辅助轮，9-辅助轴，10-端面密封，11-内六角螺栓，12-主轴，13-轴承盖，14-轴承盖螺栓，15-放气阀，16-轴承密封，17-端面外漏密封圈，18-端面内漏密封圈，19-主轴辅助齿轮配合，20-主轴齿轮，21-端面内密封，22-左辅助轴油封，23-上进气口，24-主轴齿轮凸起凹槽，25-主轴齿轮凸起，26-上排气口，27-下进气口，28-下排气口，29-端面密封安装孔，30-端面密封定位销，31-端面内漏密封凹槽，32-端面外漏密封凹槽，33-辅助轮凹槽。

具体实施方式

以下将结合附图1-5对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1-5所示，一种新型连续低温燃烧转子发动机密封组合方法与装置，包括：1-连续低温燃烧转子发动机壳体，2-主轴正时齿轮，3-辅助轴正时齿轮，4-轴承，5-右辅助轴油封，6-端面密封内六角，7-六角螺栓，8-辅助轮，9-辅助轴，10-端面密封，11-内六角螺栓，12-主轴，13-轴承盖，14-轴承盖螺栓，15-放气阀，16-轴承密封，17-端面外漏密封圈，18-端面内漏密封圈，19-主轴辅助齿轮配合，20-主轴齿轮，21-端面内密封，22-左辅助轴油封，23-上进气口，24-主轴齿轮凸起凹槽，25-主轴齿轮凸起，26-上排气口，27-下进气口，28-下排气口，29-端面密封安装孔，30-端面密封定位销，31-端面内漏密封凹槽，32-端面外漏密封凹槽，33-辅助轮凹槽；

其中：主轴12与辅助轴9通过轴承4安装在连续低温燃烧转子发动机壳体1上，主轴正时齿轮2安装在主轴12的前端，辅助轴正时齿轮3安装在辅助轴9的前端，主轴正时齿轮与辅助轴正时齿轮啮合，通过固定的齿数比，形成正时；右辅助轴油封5安装在轴承4与辅助轴9之间，防止润滑脂进入；主轴齿轮20安装在主轴12上，通过花键配合，由主轴12驱动主轴齿轮20，共同旋转；辅助轮8安装在辅助轴9上，通过花键配合，由辅助轴9驱动辅助轮8，共同旋转；轴承盖13通过轴承盖螺栓14安装在连续低温燃烧转子发动机壳体1上；放气阀15通过螺栓安装在轴承盖13上，当连续低温燃烧转子发动机1内压力大于一定值时，进行泄压处理，防止压力过高，对连续低温燃烧转子发动机工作造成影响。

端面密封10通过端面密封定位销30定位，端面密封安装孔29的内六角螺栓11安装在连续低温燃烧转子发动机壳体1与主轴齿轮20和辅助轮8之间，由于主轴齿轮20和两个辅动轮8的基圆相切，通过主轴齿轮凸起25，主轴齿轮凸起凹槽24和辅助轮凹槽33相互配合，形成主轴辅助齿轮配合19；端面内密封21通过内六角螺栓11安装在主轴齿轮20上，这些零件间形成相互独立的容积腔，此容积腔用于进气，燃烧，膨胀。

独立的容积腔两端端面密封主要由端面外漏密封圈17，端面内漏密封凹槽31，端面外漏密封凹槽32和端面内漏密封圈18组成，端面外漏密封圈17与端面内漏密封凹槽31形成多层非接触式间隙配合；端面内漏密封圈18与端面外漏密封凹槽32形成多层非接触式间隙配合。

具体的实施方式：

对于轴向密封，如图1-4所示：当环境新鲜空气从上进气口23，下进气口27进入到主轴齿轮凸起25主轴齿轮凸起凹槽24和辅助轮凹槽33配合形成的独立容积腔时，两端端面密封由于独立的容积腔，通过两端端面密封的端面外漏密封圈17和端面内漏密封凹槽31与端面外漏密封凹槽32和端面内漏密封圈18组成，端面外漏密封圈17与端面内漏密封凹槽31形成多层非接触式间隙配合，端面外漏的气体在多层非接触式间隙配合间形成独立的空间内；端面内漏密封圈18与端面外漏密封凹槽32形成多层非接触式间隙配合，端面内漏的气体在多层非接触式间隙配合间形成独立的空间内；如图4所示，非接触的间隙配合间形成独立的空间，内外轴向端面泄露气体压力在这独立的空间逐渐减少，从而达到最小泄露的密封效果。

对于径向密封，如图1-4所示：当环境新鲜空气从上进气口23，下进气口27进入到主轴齿轮凸起25，主轴齿轮凸起凹槽24和辅助轮凹槽33配合形成的独立容积腔时，主轴齿轮20不与连续低温燃烧转子发动机壳体1接触，存在径向密封问题；主轴齿轮凸起25两端设计成“锐角”的结构，如图5所示，主轴齿轮凸起25与主轴齿轮凸起凹槽24和辅助轮凹槽33配合，使气体形成回流，气体由于主轴齿轮凸起凹槽24内的流线型的作用下，形成涡流气体流，从而使气体在冲击到凸起的气流形成回流，减少通过间隙的气体流量，减少径向气体的泄露。

因此，一种连续低温燃烧转子发动机密封组合方法与装置，通过轴向密封与径向密封，同时采用不接触组合密封技术，可以实现整个系统的动密封，达到密封要求。

Claims (1)

1.一种连续低温燃烧转子发动机密封组合装置，其特征在于包括：连续低温燃烧转子发动机壳体(1)，主轴正时齿轮(2)，辅助轴正时齿轮(3)，右辅助轴油封(5)，端面密封内六角(6)，辅助轮(8)，辅助轴(9)，端面密封(10)，主轴(12)，轴承密封(16)，端面外漏密封圈(17)，端面内漏密封圈(18)，主轴辅助齿轮配合(19)，主轴齿轮(20)，端面内密封(21)，左辅助轴油封(22)，上进气口(23)，主轴齿轮凸起凹槽(24)，主轴齿轮凸起(25)，上排气口(26)，下进气口(27)，下排气口(28)，端面密封安装孔(29)，端面密封定位销(30)，端面内漏密封凹槽(31)，端面外漏密封凹槽(32)，辅助轮凹槽(33)；

其中：主轴(12)与辅助轴(9)通过轴承(4)安装在连续低温燃烧转子发动机壳体(1)上，主轴正时齿轮(2)安装在主轴(12)的前端，辅助轴正时齿轮(3)安装在辅助轴(9)的前端，主轴正时齿轮与辅助轴正时齿轮啮合，通过固定的齿数比，形成正时；右辅助轴油封(5)安装在轴承(4)与辅助轴(9)之间，防止润滑脂进入；主轴齿轮(20)安装在主轴(12)上，通过花键配合，由主轴(12)驱动主轴齿轮(20)，共同旋转；辅助轮(8)安装在辅助轴(9)上，通过花键配合，由辅助轴(9)驱动辅助轮(8)，共同旋转；轴承盖(13)通过轴承盖螺栓(14)安装在连续低温燃烧转子发动机壳体(1)上；放气阀(15)通过螺栓安装在轴承盖(13)上，当连续低温燃烧转子发动机内压力大于一定值时，进行泄压处理，防止压力过高，对连续低温燃烧转子发动机工作造成影响；

端面密封(10)通过端面密封定位销(30)定位，端面密封安装孔(29)的内六角螺栓(11)安装在连续低温燃烧转子发动机壳体(1)与主轴齿轮(20)和辅助轮(8)之间，由于主轴齿轮(20)和两个辅动轮(8)的基圆相切，通过主轴齿轮凸起(25)，主轴齿轮凸起凹槽(24)和辅助轮凹槽(33)相互配合，形成主轴辅助齿轮配合(19)；端面内密封(21)通过内六角螺栓(11)安装在主轴齿轮(20)上，这些零件间形成相互独立的容积腔，此容积腔用于进气，燃烧，膨胀；

独立的容积腔两端端面密封主要由端面外漏密封圈(17)，端面内漏密封凹槽(31)，端面外漏密封凹槽(32)和端面内漏密封圈(18)组成，端面外漏密封圈(17)与端面内漏密封凹槽(31)形成多层非接触式间隙配合；端面内漏密封圈(18)与端面外漏密封凹槽(32)形成多层非接触式间隙配合。