CN107559087A - 一种转子结构及应用其的热气机、发动机和变压式吸附机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转子结构及应用其的热气机、发动机和变压式吸附机，包括：外壳、转子、动力轮，转子设置有多个外板、内板，外板相互连接，形成数个独立的外腔体，外板上设有通气通道，内板以两个为一组，同组内板一端动力轮上，另一端以滑动方式与外板连接，外板与连接在外板上的同组内板形成内腔体，所述内腔体之间设有连杆；本发明还公开应用了所述转子结构热气机的发动机和变压式吸附机，提高热气机和发动机的工作效率，使变压式吸附机简化了气路和控制电路，运行可靠，使得制取氧气、氮气、氢气等成本低廉。

Description

一种转子结构及应用其的热气机、发动机和变压式吸附机

技术领域

本发明涉及发动机转子技术领域，具体而言，一种转子结构及应用其的热气机、发动机和变压式吸附机。

背景技术

由轴承支撑的旋转体称为转子，如光盘等自身没有旋转轴的物体，当它采用刚性连接或附加轴时，可视为一个转子，转子被应用到多种领域，如转子发动机、转子吸附机，转子发动机，膨胀压力作用在转子的侧面。从而将转子的面向偏心轴的中心。这一运动在两个分力的力作用下进行。一个是指向输出轴中心的向心力，另一个是使输出轴转动的切线力。传统的发动机转子结构无法满足热气机的构成需求，或者作为转子发动机时进入发动机的空气氧气含量低，燃料燃烧不充分，作为变压吸附装置时出气速率低，控制复杂，可靠向差，不能吸附多种单质，成本高等特点。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种转子结构及应用其的热气机、发动机和变压式吸附机，能够提高热气机、发动机的工作效率，应用到吸附机能吸附多种单质，成本低廉，控制简单。

有鉴于此，本发明提出了一种转子结构，包括：外壳，所述外壳包括内表面为椭圆形的异形的壳壁和两个横向密封盖；转子，所述转子设置在所述外壳内部，所述转子设置有多个外板、内板，所述外板以转动方式相互连接，外板连接端始终与所述外壳内表面保持滑动连接，形成数个独立的外腔体，所述外腔体由所述外板连接端进行分隔，在所述外板的中间部位设有通气通道，所述外板连接端处设有阻滑块，所述阻滑块与所述外板之间形成滑道，所述内板以两个为一组，同组内板一端转动相连形成内板连接端，所述内板连接端连接在动力轮上，所述内板另一端以滑动方式与所述外板连接，所述外板与连接在所述外板上的所述同组内板形成内腔体，所述内腔体之间的所述内板上设有连杆；动力轮，所述动力轮设置在所述转子内部，所述动力轮包括驱动轴和椭圆形的中心筒，所述驱动轴上设有键槽、连接键和连接轴，所述键槽设在所述驱动轴内部，所述连接键一端在键槽内，另一端与所述连接轴连接，所述连接轴与所述内板连接端连接，所述中心筒是由两个相对椭圆形的合对组成，所述合对之间设有所述连接键的转动空隙。

优选的，所述壳壁上设有压缩比调节器。

优选的，所述转子设置有四个外板，八个内板，所述四个外板以转动方式相互连接，四个外板连接端始终与所述外壳内表面保持滑动连接，所述四个外板与所述外壳分别形成外腔体一、外腔体二、外腔体三、外腔体四，所述四个外板中间部位设有通气通道，所述四个外板连接端处设有阻滑块，所述阻滑块与所述四个外板之间形成滑道，所述八个内板以两个为一组，同组内板一端相连形成四个内板连接端，所述内板连接端固定在动力轮上，所述内板另一端以滑动方式与外板连接，所述四个外板与连接在所述四个外板上的所述同组内板形成内腔体五、内腔体六、腔体七、内腔体八，所述内腔体之间的所述内板上设有连杆。

优选的，本发明还包括另一种应用所述一种转子结构的热气机，所述通气通道上设有回热器，所述外壳上设有加热器或冷凝器，所述壳壁上设有两个压缩比调节器。

优选的，本发明还包括另一种应用所述一种转子结构的发动机，所述外壳上设有喷油口、点火口、燃烧排气口、进气口和出气口，所述出气口、所述燃烧排气口和所述通气通道上设有阀门，所述密封盖上设有四个接收器，所述接收器设在所述内腔体区域内，所述外板上设有外板吸附层或所述内板上设有内板吸附层。

优选的，本发明还包括另一种应用所述一种转子结构的变压式吸附机，所述驱动轴连接动力装置，所述外壳上设有至少一个空气进气口、至少一个废气排气口，至少一个用于排出所述外腔被分离气体的外腔排气口，至少一个用于排出所述内腔被分离气体的内腔排气口，所述外板上设有外板吸附层，所述内板上设有内板吸附层，所述外板吸附层和所述内板吸附层为对应不同单质分子筛的吸附层，所述废气排气口、所述外腔排气口、所述内腔排气口、所述废气排气口和所述通气通道上设有阀门，所述密封盖上设有四个接收器，所述接收器设在所述内腔体区域内。

通过以上技术方案，本发明的转子结构可以提高热气机的工作效率，也可应用到发动机和变压式吸附机，提高发动机的工作效率，使变压式吸附机简化了气路和控制电路，运行可靠，使得制取氧气、氮气、氢气等成本低廉。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的一种转子结构的示意框图；

图2示出了根据本发明的实施例的一种转子结构的热气机的结构示意框图；

图3示出了根据本发明的实施例的一种转子结构的发动机的结构示意框图；

图4示出了根据本发明的实施例的一种转子结构的变压式吸附机的结构示意框图；

图中：1为外腔体一，2为外腔体二，3为外腔体三，4为外腔体四，5为内腔体五，6为内腔体六， 7为内腔体七，8为内腔体八，10为外壳，11壳壁，12密封盖，13压缩比调节器，14为接收器， 20为转子，21为外板，22为内板，23为通气通道，24为阻滑块，25为连杆，26为外板连接端，27为内板连接端， 30为动力轮，31为驱动轴，32为中心筒，33为键槽，34为连接键，35为连接轴，40为热气机，41为回热器，42为加热器，50为发动机，51为进气口，52为出气口，53为喷油口，54为点火口，55为燃烧排气口，60为变压式吸附机，61为废气排气口，62为内腔排气口，63为空气进气口，64为外腔排气口，70为外板吸附层，71为内板吸附层。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的实施例的一种转子结构的示意框图。

如图1所示，外壳10包括内表面为近乎椭圆形的异形的壳壁11和两个横向密封盖12，壳壁11的具体轮廓与现有奎西发动机的外壳轮廓相同，此处不再赘述，壳壁11上设有压缩比调节器13，可以调节腔体压缩体积，转子20设置有四个外板21，八个内板22，外板21以转动方式相互连接，外板连接端26始终与外壳10内表面保持滑动连接，四个外板21与外壳10分别形成外腔体一1、外腔体二2、外腔体三3、外腔体四4，四个外板21中间部位设有通气通道23，外板连接端26处设有阻滑块24，阻滑块24与外板21之间形成滑道，八个内板22以两个为一组，同组内板22一端相连，并以转动方式与动力轮30连接，另一端以滑动方式与外板21连接，四个外板21与连接在外板21上的同组内板22形成内腔体五5、内腔体六6、腔体七7、内腔体八8，内腔体之间的内板22上设有连杆25；连杆25使转子转动更加平稳，动力轮30设置在转子20内部，动力轮30包括驱动轴31和似椭圆形的中心筒32，中心筒32形状配合壳壁11，具体应用中，中心筒32的具体轮廓满足使随着转子20旋转的内板连接端27到外板21之间的距离符合正玄函数的变化趋势，中心筒32在驱动轴31外部，驱动轴上31设有键槽33、连接键34和连接轴35，键槽34在驱动轴31内部，连接键34一端在键槽33内，另一端与连接轴35连接，连接轴35与内板连接端27连接，中心筒32是由两个相对似椭圆形的合对组成，合对之间设有连接键34的转动空隙；键槽33内设有复位弹簧，弹簧与连接键34相连，使连接键34能及时复位；外腔体一1、外腔体三3处于壳壁11异形长轴一端，外腔体二2、外腔体四4处于壳壁11异形短轴一端，组成外腔体的外板21长度一样，所以外腔体一1、外腔体三3处于外腔体空间最大处，外腔体二2、外腔体四4处于外腔体空间最小处；四个外板21与连接在外板21上的同组内板22形成内腔体五5、内腔体六6、内腔体七7、内腔体八8，将阻滑块24设为适当长度，使得外板21上可滑行长度小于等于 QUOTE 倍内板22长度，将似椭圆形的中心筒32长轴方向设为指向内腔体五5的方向，使相连两个内板所形成的夹角始终小于等于90度，又因为三角形面积s=(1/2)*a*b*sinC (C为a,b的夹角，a,b为相连两个内板22长度，内板长度相同)，所以在图中内腔体五5、腔体七7处于内腔体空间最大处，内腔体六6、内腔体八8处于内腔体空间最小处；也可将阻滑块24设为适当长度，使得外板21上可滑行长度大于QUOTE 倍内板22长度，将似椭圆形的中心筒32长轴方向设为指向内腔体六6的方向，使相连两个内板22所形成的夹角始终大于等于90度，又因为三角形面积s=(1/2)*a*b*sinC (C为a,b的夹角，a,b为相连两个内板长度)，所以在图中内腔体五5、腔体七7处于内腔体空间最大处，内腔体六6、内腔体八8处于内腔体空间最小处。

图2示出了根据本发明实施例的一种转子结构的的热气机的结构示意框图。

如图2所示，壳壁11上设有两个压缩比调节器13，调节内腔和外腔之间的大小变化，热腔和冷腔的体积比调到合适比例，将外腔设为热气机冷腔，内腔设为热气机热腔，相邻的外腔冷腔构成一个气流循环结构，通气通道23处设有回热器41，内腔区域的密封盖12上设有加热器42，相邻的外腔、内腔为一组，壳壁11采用散热性高的材料或在壳壁11上增加冷凝器，便于外腔内的能量通过壳壁11吸走，外腔降温，内腔加热，气体在低温冷腔中降温压缩，然后流到高温热腔中迅速加热膨胀，通过气体的膨胀压力作用在转子20的侧面；带动转子20转动从而带动驱动轴31转动，形成热气机；也可以将热腔、冷腔位置对调，内腔降温，外腔加热形成热气机。

图3示出了根据本发明的实施例的一种转子结构的发动机的结构示意框图。

如图3所示，壳壁11上设有压缩比调节器13，调节内腔和外腔之间的大小变化，外腔做吸附氮气装置，内腔做发动点燃装置，外板21上设有外板吸附层70吸附氮气，密封盖12上设有一个通向内腔体五5的喷油口53，一个通向内腔体六6的点火口54，一个通向内腔体八8的燃烧排气口55，壳壁11上设有一个通向外腔体一1的进气口51、一个通向外腔体四4的出气口52，燃烧排气口55、出气口52和通气通道23上都设有阀门，密封盖12上设有四个接收器14，接收器14设在内腔体区域内，接收器14用于接收内腔的气压情况或者滑块的位移变化情况，可根据气压或位移的情况判断转子20转动位置，从而确定控制阀门的开闭时机，内腔体之间的内板22上设有连杆25，保证内板转动更加稳定。

气体由进气口51进入外腔体一1中，外腔体一1到外腔体二2的过程中空间变小，压强变大，到达外腔体二2时压强最大，在压强的作用下，外板吸附层70吸附氮气，同时通气通道23上的阀门开启，外腔体二2内的混合气体进入内腔体五5中，同时喷油口53喷油与气体混合。

外腔体二2到外腔体三3的过程中空间变大，压强变小，到达外腔体三3时压强最小，此时被外板吸附层70吸附的氮气释放出来；同时内腔体五5到内腔体六6过程中空间变小，到达内腔体六6时压强最大，密封盖12上设有一个通向内腔体六6的点火口54，此时点火口54点火，点燃腔内气体，推动转子20转动从而带动驱动轴31转动。

外腔体三3到外腔体四4的过程中空间变小，压强变大，此时出气口52上的阀门开启，将氮气排到外壳10外；同时内腔体六6到内腔体七7的过程中气体燃烧、膨胀，由热能转化为动能为驱动轴31提供旋转动力，到达内腔体7时空间变最大，气体充分燃烧。

内腔体七7到内腔体八8的过程中空间变小，压强变大，此时燃烧排气口55上的阀门开启，将燃烧后的气体排到外壳10外。

本实施例也可通过改变气口、点燃装置的位置，使内腔作为空气吸附装置，外腔做点燃装置。

图4示出了根据本发明的实施例的一种转子结构的变压式吸附机的结构示意框图。

如图4所示，壳壁11上设有压缩比调节器13，调节内腔和外腔之间的大小变化，驱动轴31连接至动力装置，动力装置带动转子20做逆时针转动，壳壁11上设有一个通向外腔体一1的空气进气口63、一个通向外腔体四4的外腔排气口64，密封盖12上设有一个通向内腔体六6的废气排气口61、一个通向内腔体八8的内腔排气口62，外板21上设有外板吸附层70，内板22上设有内板吸附层71，外板吸附层70和内板吸附层71为对应不同单质的分子筛的吸附层，外腔排气口64、内腔排气口62、废气排气口61、通气通道23上都设有阀门，密封盖12上设有四个接收器14，接收器14设在内腔体区域内，接收器14用于接收内腔的气压情况或者滑块的位移变化情况，可根据气压或位移的情况判断转子20转动位置，从而确定控制阀门的开闭时机，内腔体之间的内板22上设有连杆25，保证内板转动更加稳定。

电机工作时，动力轮30不断旋转带动转子20做逆时针旋转，此时驱动轴31旋转然后通过连接键34和连接轴35带动内板22运动，内板连接端27围绕中心筒32旋转，从而带动与内板22有滑动关系的外板21旋转。

空气由空气进气口63进入外腔体一1中，转子20逆时针旋转，外腔体一1到外腔体二2的过程中空间变小，压强变大，到达外腔体二2时压强最大，在压强的作用下，外板吸附层70吸附单质一，同时通气通道23上的阀门开启，外腔体二2内的混合气体进入内腔体五5中。

外腔体二2到外腔体三3的过程中空间变大，压强变小，到达外腔体三3时压强最小，此时被外板吸附层70吸附的单质一释放出来；同时内腔体五5到内腔体六6过程中空间变小，压强变大，到达内腔体六6时压强最大，在压强的作用下，内板吸附层71吸附单质二，同时内腔废气排气口61上的阀门开启阀门，将混合气体排到外壳10外。

外腔体三3到外腔体四4的过程中空间变小，压强变大，此时外腔排气口64上的阀门开启，将单质一排到外壳10外；同时内腔体六6到内腔体七7的过程中空间变大，压强变小，此时内板吸附层71吸附的单质二被释放出来。

内腔体七7到内腔体八8的过程中空间变小，压强变大，此时内腔排气口62上的阀门开启，将单质二排到外壳10外。

本实施例也可通过增加、改变气口位置使内腔、外腔单独工作。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明的技术方案提出了一种新的转子结构及应用其的热气机、发动机和变压式吸附机 ，能提高转子结构热气机，转子结构发动机的工作效率，提高简化了吸附机的气路和控制电路，运行可靠，使得制取氧气、氮气、氢气等成本低廉。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种转子结构，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳包括内表面为椭圆形的异形的壳壁和两个横向密封盖；

转子，所述转子设置在所述外壳内部，所述转子设置有多个外板、内板，所述外板以转动方式相互连接，外板连接端始终与所述外壳内表面保持滑动连接，形成数个独立的外腔体，所述外腔体由所述外板连接端进行分隔，在所述外板的中间部位设有通气通道，所述外板连接端处设有阻滑块，所述阻滑块与所述外板之间形成滑道，所述内板以两个为一组，同组内板一端转动相连形成内板连接端，所述内板连接端连接在动力轮上，所述内板另一端以滑动方式与所述外板连接，所述外板与连接在所述外板上的所述同组内板形成内腔体，所述内腔体之间的所述内板上设有连杆；

动力轮，所述动力轮设置在所述转子内部，所述动力轮包括驱动轴和椭圆形的中心筒，所述驱动轴上设有键槽、连接键和连接轴，所述键槽设在所述驱动轴内部，所述连接键一端在键槽内，另一端与所述连接轴连接，所述连接轴与所述内板连接端连接，所述中心筒是由两个相对椭圆形的合对组成，所述合对之间设有所述连接键的转动空隙。

2.根据权利要求1所述的一种转子结构，其特征在于：所述壳壁上设有压缩比调节器。

3.根据权利要求2所述的一种转子结构，其特征在于：所述转子设置有四个外板，八个内板，所述四个外板以转动方式相互连接，四个外板连接端始终与所述外壳内表面保持滑动连接，所述四个外板与所述外壳分别形成外腔体一、外腔体二、外腔体三、外腔体四，所述四个外板中间部位设有通气通道，所述四个外板连接端处设有阻滑块，所述阻滑块与所述四个外板之间形成滑道，所述八个内板以两个为一组，同组内板一端相连形成四个内板连接端，所述内板连接端固定在动力轮上，所述内板另一端以滑动方式与外板连接，所述四个外板与连接在所述四个外板上的所述同组内板形成内腔体五、内腔体六、腔体七、内腔体八，所述内腔体之间的所述内板上设有连杆。

4.一种应用权利要求1至3中任一项所述的一种转子结构的热气机，其特征在于：所述通气通道上设有回热器，所述外壳上设有加热器或冷凝器，所述壳壁上设有两个压缩比调节器。

5.一种应用权利要求1至3中任一项所述的一种转子结构的发动机，其特征在于：所述外壳上设有喷油口、点火口、燃烧排气口、进气口和出气口，所述出气口、所述燃烧排气口和所述通气通道上设有阀门，所述密封盖上设有四个接收器，所述接收器设在所述内腔体区域内，所述外板上设有外板吸附层或所述内板上设有内板吸附层。

6.一种应用权利要求1至3中任一项所述的一种转子结构的变压式吸附机，其特征在于：所述驱动轴连接动力装置，所述外壳上设有至少一个空气进气口、至少一个废气排气口，至少一个用于排出所述外腔被分离气体的外腔排气口，至少一个用于排出所述内腔被分离气体的内腔排气口，所述外板上设有外板吸附层，所述内板上设有内板吸附层，所述外板吸附层和所述内板吸附层为对应不同单质分子筛的吸附层，所述废气排气口、所述外腔排气口、所述内腔排气口、所述废气排气口和所述通气通道上设有阀门，所述密封盖上设有四个接收器，所述接收器设在所述内腔体区域内。