CN107503840A - 旋转发动机及气体压缩机改进 - Google Patents

Abstract

本发明是对申请号CN201410221778.5之《双推旋转发动机》的改进，采用转子端面上的润滑液槽，转子上的及密封组合上的润滑液孔，配合带润滑液导管的密封片，及柔性弹力孔隙密封体改善发动机腔内的润滑及密封。孔隙密封体中的润滑液在高温下汽化带走热量，保护密封材料。用圆锥表面配合提高密封性及耐用性。向腔内送高压缩比的压缩空气，再向腔直喷燃料。用压缩空气做动力，在做功后半程多点向发动机腔内喷水雾汽化。采用增韧性自修复陶瓷耐高温陶瓷发动机内衬，降低热损失，提高耐磨性。

Description

旋转发动机及气体压缩机改进

技术领域

本发明涉及发动机和气体压缩机，特别涉及内燃转子发动机，蒸汽转子发动机，转子气体压缩机及真空泵。

背景技术

无往复运动发动机中只有大功率涡轮喷气发动机投入商品生产，其他转子发动机或密封效果差或耐用性差或热效率低或结构复杂或存在往复运动或上述缺点兼而有之。

发明内容

本发明是对专利申请号CN201410221778.5之《双推旋转发动机》的改进。本发明在配气板及腔的密封隔板内设润滑液通道及与其相通的向转子端面供润滑液的孔，润滑液孔对着上游泵送开槽密封低压侧环形槽13及高压密封坝高压侧的环形润滑液槽3的位置，转子两侧的环形润滑液槽3之间设多个轴向通孔，转子两侧的上游泵送开槽密封低压环形槽13之间设螺旋槽个数的整数倍个轴向通孔均布，由配气板及腔的密封隔板通过转子端面两侧环形槽之间的轴向通孔向转子的另一侧端面供润滑液，通过上述腔隔板上润滑液孔及转子导通润滑液的作用，可实现一缸体多腔的发动机及多级气体压缩机的润滑。转子的两侧端面设上游泵送螺旋槽开槽密封。在转子端面沿着上游泵送开槽密封的高压密封坝9的高压侧增设环形润滑液槽3与转子小齿两侧端面润滑液槽1相连，在转子两侧端面靠近小齿齿端处设安装悬挂密封架销轴20的孔及形似簸箕状的悬挂密封架摆动空间，连接悬挂密封架。悬挂密封架有销轴20，有带润滑液槽16的侧臂19，有带轴向润滑液中心孔2及均布润滑液周向孔17的悬挂密封架前臂，配合有润滑液孔的耐高温柔性弹力密封体4构成悬挂密封组件以改善啮合处的密封。高温时有孔隙的耐高温柔性弹力密封体4中的润滑液挥发带走热量保护柔性密封材料在许可的温度范围内。将转子与腔体间的密封片改为两半片合体，中间均布径向的润滑液导管或槽21，两组密封滑片及供密封片润滑液的转子轴向润滑液孔6，端面供密封片润滑液槽5及环形润滑液槽3配合，改善转子与腔体内表面的密封和降低密封片成本，密封片可用石墨压制或用增韧性陶瓷。将轴与配气板或密封隔板的配合面改为圆锥体表面的一部分或将圆台体同轴心键连接在轴上，配合轴或圆台体上的轴向弹簧改进密封性能和耐用性。圆锥表面上有轴向或周向的流体槽与配气板或密封隔板上的流体通道配合，实现流体通路的开闭。在配气板及密封隔板与轴或圆台体的配合表面沿着圆锥母线设两端不透于端面，也不透于流体通道的润滑液槽，由配气板或密封隔板向此槽供润滑液，润滑密封与之动配合的圆锥表面。发动机转子及气体压缩机转子两侧的结构对称。调发动机腔内零件之间轴向间隙及气体压缩机腔内零件之间轴向间隙的调紧螺丝配合弹簧调节发动机腔内零件之间的轴向配合间隙。上述改进同样适用于气体压缩机及真空泵。发动机腔内壁衬增韧性自修复耐高温陶瓷，降低热量损失，提高耐磨性。双腔四转子发动机相当于相位差180度的两台单腔发动机共用一块配气板，共用两轴及轴承等相关零件，转子上类似于大齿的旋转活塞及与其配合的避让槽的形状可优化，可将小齿的三个或五个或七个周节等奇数个周节变成一个大齿的周节，即变成一个类似于大齿槽的避让槽，转子小齿的啮合保证另一腔转子同步。大齿占周节多时小齿数量相应增加。将压入混合压缩燃气，改为发动机腔外压缩机压缩空气，定相位将压缩空气压入发动机腔，定相位腔内直喷燃料，提高压缩比。将蒸汽压力做动力向缸内直喷水汽，改为在做功的后半程由轴圆锥表面与配气板配合在定相位的区间用压缩空气做动力向缸内多点喷水汽，其量以全部汽化为限，降低排气温度，提高热效率。减掉原发动机的套阀。将定相位火花控制环改为定相位喷燃料及火花控制环。将原设计靠配气板的密封板省掉，直接在配气板中设润滑液通道并在配气板内表面衬上耐高温自修复陶瓷。现有技术不在赘述。

有益效果

发动机转子旋转时，转子端面上的润滑液槽带动润滑液旋转，使转子端面与接触面之间形成一层润滑液膜，降低了摩擦，提高了转子端面的密封性能。小齿前端的柔性弹力密封体在发动机腔内压力的作用下产生弹性变形，使柔性弹力密封体和相啮合的小齿面之间变为面接触，弹力密封体中的润滑液在压力作用下布于接触面上，提高了小齿啮合的密封性能。密封片在离心力和润滑液压力的作用下，前端与发动机腔紧密接触，润滑液通过密封片中的润滑液导管或槽布于两组密封片之间的接触面。增加了密封面的长度，提高了密封性能。轴或圆台体在弹簧力的作用下与配气板的圆锥表面紧密接触，提高了密封性能和耐用性能。先向发动机腔内压入压缩空气，再向发动机腔内直喷燃料，提高了压缩比，提高了发动机效率。用压缩空气在发动机做功的后半程向发动机腔内多点喷水雾汽化，降低了发动机的排气温度，提高了发动机效率。双腔四转子发动机共用一块配气板，共用两轴，轴承等，双腔的转子对相位差180度布置，提高了发动机运行的平稳性。转子两端面对称的结构使端面的液膜稳定。陶瓷衬降低了热导率，减少了热损失。陶瓷耐磨性好，提高了耐用性。

附图说明

图1为转子端面润滑液槽，轴向通孔及悬挂密封组合的端面图。

图2为悬挂密封组合装配图。

图3为悬挂密封组合A剖面。

图4为悬挂密封组合B剖面。

图5为悬挂密封组合C剖面。

图6为密封片结构图。

图7为轴向压缩空气通路开闭控制结构图。

图8为周向水汽通路开闭控制结构图。

实施方式

转子端面两侧对称设置，靠轴处设低压密封坝14，密封坝14的发动机腔侧设上游泵送开槽密封低压环形槽13发动机配气板上及气体压缩机腔密封隔板上对着此环形槽13的润滑液孔向槽内注入润滑液，上游泵送开槽密封低压环形槽上螺旋槽个数整数倍的通孔，将润滑液均布于转子端面两侧的上游泵送开槽密封低压环形槽13中。开口于上述环形槽13的螺旋槽11与高压密封坝9螺旋槽11侧的环形槽10相连，转子旋转时产生上游泵送效应，实现转子端面中部的润滑与密封。配气板及密封隔板的润滑液孔向靠高压密封坝的环形润滑液槽3输送润滑液，环形润滑液槽3上的通孔将润滑液均布于转子两侧的环形润滑液槽3中，开口于此槽3向小齿端输送润滑液的润滑液槽1及向密封片输送润滑液的润滑液槽5，转子旋转时在接触面形成液摸，实现转子端面外部的润滑与密封，润滑液通过密封隔板上的润滑液孔或配气板上的润滑液通道和与其相通的润滑液孔，向齿端及密封片供润滑液的环形槽3，小齿端面润滑液槽1，悬挂密封架侧臂19上的密封架润滑液槽16，悬挂密封架前臂上的润滑液中心孔2，悬挂密封架前臂18上的润滑液周向孔17，耐高温柔性间隙弹力密封件4布于接触面，实现小齿啮合处的润滑与密封。耐高温柔性间隙弹力密封件4的间隙中或润滑液孔中的润滑液，在高温下汽化带走大量的热，使耐高温柔性弹力密封体在允许温度范围内。内燃发动机悬挂耐高温柔性孔隙弹力密封体，可用金属与三氧化二铝复合纤维材料或金属与氧化锆复合纤维材料等耐高温孔隙材料。蒸汽发动机，气体压缩机及真空泵的悬挂耐高温柔性孔隙弹力密封体可用聚四氟乙烯等耐高温柔性材料加工出尽可能垂直于接触面的均布微孔。润滑液经环形润滑液槽3，润滑液槽5，给密封片供润滑液的轴向孔6，密封片的润滑液导管21，将润滑液布于两组密封片之间转子与发动机腔的接触面，实现转子与腔体之间的润滑与密封。轴与配气板间的接触面改为表面有流体槽的圆锥表面的一部分或在轴上键连接表面有流体通道的圆台体，配合轴上的轴向弹簧提高此接触面的密封可靠性与耐用性，配气板的圆锥表面上沿着圆锥母线，设两端不透于端面，也不透于流体通道的润滑液槽，由配气板向此槽供润滑液润滑密封与轴接触的圆锥表面。向发动机腔内表面喷涂耐高温自修复陶瓷或先制造耐高温自修复陶瓷发动机内衬，再将该发动机陶瓷内衬的工作表面备上备砂，以该陶瓷内衬待与金属结合的面，为铸造型腔的一个表面，配合其它铸造型腔，铸成发动机陶瓷衬转子，陶瓷衬腔体，陶瓷衬配气板和陶瓷衬密封板，根据所用燃料的特性确定最佳压缩比，由发动机带动的气体压缩机将空气压缩到输入发动机腔内后达到最佳压缩比的程度，在发动机的封闭腔最小时，配气板压缩空气通道与轴圆锥表面上的轴向压缩空气通道打开，将压缩空气压入发动机腔内，再直接向发动机腔内喷燃料，火花塞点燃。最佳压缩比使发动机效率提高。气体压缩机将部分压缩空气压入水冷系统，以此为动力，在发动机做功的后半程，轴上的周向槽和配气板的水汽通道开通，多点向发动机腔内喷雾汽化增加发动机的动力，使排气温度降低，喷雾水量以全部汽化为限。双腔四转子发动机的两对转子对相位差180度布置在同一块配气板的两侧，共用一块配气板，共用两轴，轴承及其相关零件。多级气体压缩机通过单向阀串联以满足高压的需求。

Claims (10)

1.转子端面两侧对称的结构，供润滑液的环形槽之间有轴向通孔，配气板及腔密封板上有润滑液通道及与其相通的，对着高压密封坝高压侧的环形槽（3）及开槽密封低压侧环形槽（13）处的润滑液孔，转子端面有润滑液槽：环形槽，联络环形槽与转子轴向润滑液孔的润滑液槽及上游泵送开槽密封螺旋槽组成的润滑密封组合槽。

2.转子上的密封片有均布排列的径向润滑液导管或槽，两组或两组以上的密封片配合密封片之间的润滑液，使密封组合最外的两密封片之间的区域皆为转子与发动机腔的密封面。

3.转子的小齿顶端有由悬挂密封架悬挂在前臂上的柔性弹力密封件，柔性弹力密封件采用微孔隙材料或在无孔隙材料上加工出尽可能垂直于密封面的均布微孔，悬挂密封架有销轴，有带润滑液槽的侧臂，有带中心润滑液孔及均布周向润滑液孔的前臂。

4.转子轴与配气板之间的接触面是圆锥表面的一部分或轴上同轴心键连接圆台体，轴或圆台体的局部圆锥表面上开轴向槽或周向槽，配合配气板上的流体通道实现流体通路的开闭，在配气板及腔密封隔板与轴或圆台体的配合表面沿着圆锥母线设两端不透于端面也不透于流体通路的润滑液槽，由配气板或密封板向此槽供润滑液，润滑密封与之动配合的圆锥表面，配合安装在轴上的或圆台体上的轴向弹簧实现接触面的密封，转子轴圆锥表面上的流体通道与配气板中的流体通道配合实现内燃发动机在做功的后半程定相位向发动机腔喷雾及气体压缩机工作过程中的气体输送。

5.通过转子端面环形槽及两端面环形槽之间的通孔输送流体。

6.用压缩空气做动力在发动机做功的后半程向发动机腔内喷水汽。

7.柔性弹力密封体采用孔隙材料材料蒸发润滑液带走热量，保护密封材料在许可温度范围。

8.转子小齿端面靠近顶端处有安装销轴的轴向孔。

9.发动机腔外气体压缩机压缩空气，先向发动机腔内压人压缩空气，再向发动机腔内直接喷人燃料。

10.双腔的两对转子对相位差180度，共用一块配气板，共用两轴及其与轴相配合的零件。