CN1109549A - 摆动活塞内燃发动机全封闭密封装置 - Google Patents

Abstract

摆动活塞内燃发动机全封闭密封装置是发明人 在自己国际获奖专利摆动活塞内燃发动机后的一项 补充发明，此项发明做到了发动机运动件和固定件之 间的全封闭密封，发明保证了所有密封零件在受热条 件下的自由膨胀，又保证了可靠的密封。此项发明为 摆动活塞内燃机的开发和产业化打下了坚实的基 础。

Description

摆动活塞内燃发动机全封闭密封装置根据国际专利分类表属于F01C9/00，F02B53/00，F02B53/04。

摆动活塞内燃发动机全封闭密封装置是发明人在自己国际获将专利摆动活塞内燃发动机（中国发明专利号：85100486.5，87107720.5;美国专利号：US4884532）后的一项补充发明。

已有技术为发明人本人在中国专利法实施首日（1985年4月1日）申报的发明专利，后分案为二项专利：（1）发明名称：二冲程摆动活塞内燃发动机，专利号：85100486.5，中国专利局1989年2月16日授予发明专利权。（2）发明名称：摆动活塞内燃发动机-四缸发动机，专利号：87107720.5，中国专利局1989年12月13日授予发明专利权，发明人发明的摆动活塞发动机1986年4月1日申报美国专利，1989年12月5日授予美国专利权，专利号US4884532。发明原理1986年10月参加中国第二届发明展览会获银牌奖，1987年4月参加日内瓦第十五届世界发明展览会获铜牌奖，1988年11月参加首届国际专利与新技术展览会获铜牌奖，1991年4月应国际发明协会邀请参加在美国纽约举办的第十四届世界发明展览会获银牌奖。

上述发明专利所述的发动机结构简单、重量轻、尺寸小、单机功率大（和现有内燃机相比相同外型尺寸和转速、功率可提高5至10倍），制造成本也可成数倍降低，新发动机运转性能良好，工作平衡性好，工作噪声小、经济性好，机械效率高，机件磨损小，使用寿命长。上述发明专利予示着动力机械的一次革命，具有难于估量的社会经济效益。但是上述专利中尚未做到完全密封，运动件有多处缝隙未能完全密封住（每处缝隙有针眼大小，约为0.3至0.6平方毫米）。发明人在1973年到1974年试验过摆动活塞内燃发动机样机，机型为单摆动活塞双缸四冲程汽油机、每缸工作容积为1公升，总容积2公升，设计参数为30千瓦，曲轴转数4000转/分，有六处缝隙未能完全密封住，漏气造成了发动机压缩比和功率的降低，发动机试验参数为18.4千瓦，曲轴转数2600转/分，累计开车时间为1200小时。发明人多年未从事新发动机的研究，在前三十五年时间中始终未能做到运动件和固定件之间的完全密封，1994年有了创造性的突破，特将突破部分补充申报专利。

发明的目的：发明一种摆动活塞内燃发动机的全封闭密封装置。这在以往往复式发动机和各类特种发动机中，均未能做到运动件和固定件之间全封闭的密封。往复式内燃机每缸有一处缝隙未能做到全封闭（因而采用多道密封环来补偿）。三角活塞转子机-弗里克斯·汪克尔（Felix Wankel）旋转活塞式内燃机单活塞三缸中有18处缝隙未能完全密封。摆动活塞发动机单摆动活塞双缸或四缸中分别有10处或14处缝隙未能完全密封。现摆动活塞双缸或四缸发动机各处密封缝隙均已在结构上做到完全密封。为此为这种新机型的发展打下了可靠的基础。

发明内容可分为如下三部分：

一、摆动活塞悬伸件中径向密封零件、端面密封零件及其全封闭交接。

图一、缸体[1]、摆动活塞[2]、摆动活塞悬伸件[3]。

图二、为图一在EE和FF处的剖视图。

图三、拆去密封零件摆动活塞立体图。

图四、图五为拆去密封零件摆动活塞内燃机缸体、摆动活塞局部横剖面图。

图一到图五、图七、摆动活塞悬伸件[3]沿径向开槽[4A]滑配入径向密封本体[4]，径向密封本体[4]沿径向开槽[5A]滑配入端面密封条[5]、板弹簧[7]，摆动活塞径向槽[4A]底钻孔[6A]放置圈弹簧[6]，以便将径向密封本体[4]沿径向向外弹出，摆动活塞悬伸件[3]中上述组成件可1至5套。

图七、径向密封本体[4]为长条形密封件。底面、两端面，两侧面为平面，顶面为和气缸体内腔同半径的凸园弧面。径向密封本体[4]两轴端沿径向等距开有1至3条槽[5A]，槽宽为3.5毫米，槽宽可小于3.5毫米或大于3.5毫米，此槽[5A]为通槽，即槽径向长度等于径向密封本体[4]沿径向的长度，同时也等于滑配在槽中端面密封条[5]沿径向的长度。在此槽中布置有板弹簧[7]，以便将滑配在槽中端面密封条[5]沿轴向向外弹出。

图一至图四、图七。摆动活塞悬伸件[3]两端面开有径向槽[8A]滑配轴向密封本体[8]。轴向密封本体[8]沿轴向的尺寸大于端面密封条[5]沿轴向的尺寸。轴向密封本体[8]下部有小的凸肩，在这凸肩中钻有径向孔[9A]，配入圈弹簧[9]。在径向槽[8A]中钻轴向孔[10A]配入圈弹簧[10]。轴向密封本体[8]在圈弹簧[10]的作用下紧贴于左、右缸体内壁，在圈弹簧[9]的作用下和径向密封本体[4]、端面密封条[5]紧贴，再加上圈弹簧[6]的作用使径向密封本体[4]，端面密封条[5]紧贴于中间缸体园弧内壁。形成左右缸体内壁、中间缸体园弧内壁、摆动活塞悬伸件[3]、径向密封本体[4]，端面密封条[5]、轴向密封本体[8]的全封闭交接。

轴向密封本体[8]的套数同于径向密封本体[4]的套数。

图二、图七中[11][12]为增强密封性的开槽，构成曲径迷宫密封。

二缸体分隔件（或分隔板）中压向摆动活塞小园柱面的径向密封，在此径向密封中压向左右缸体的端面密封，及其全封闭交接。

图一、图二、图六。缸体分隔件（或分隔板）[13]中径向密封由径向密封本体[14]，径向密封本体[14]两端沿径向开槽[15A]滑配端面密封条[15]，径向密封本体[14]内钻径向孔[16A]配入圈弹簧[16]，端面密封条槽[15A]内配入板弹簧[17]所组成。缸体分隔体[13]中上述组成件可1至5套。

图六、径向密封本体[14]为长条形密封件，上底面，两端面，两侧面为平面，下底面为和摆动活塞小园弧面[18]同半径的凹园弧面。径向密封本体[14]两轴端沿径向等距开有1至3条槽[15A]，槽宽可为3.5毫米，槽宽也可小于3.5毫米或大于3.5毫米，此槽为通槽，即槽长等于径向密封本体[14]沿径向的长度，同时也等于滑配在槽中端面密封条[15]沿径向的长度，在此槽中布置板弹簧[17]，以便将滑配在槽中的端面密封条[15]沿轴向向外弹出。

图五、图六。缸体分隔件[13]沿径向开槽[14A]滑配入径向密封本体[14]。径向密封本体[14]沿径向钻孔[16A]放置圈弹簧[16]，以便将径向密封本体[14]沿径向压向摆动活塞小园柱面[18]。

图一、二、图五、六。缸体分隔件[13]两端布置有轴向密封本体[19]。轴向密封本体[19]的轴向尺寸大于端面密封条[15]的轴向尺寸，缸体分隔件[13]槽[19A]内端面轴向钻孔[20A]，配入圈弹簧[20]，以便将轴向密封本体[19]沿轴向向外弹出。轴向密封本体[19]钻径向孔[21A]，在圈弹簧[21]的作用下紧贴于径向密封本体[14]，并和端面密封条[15]紧贴。径向密封本体[14]、端面密封条[15]、轴向密封本体[19]和左右缸体内表面、摆动活塞小园弧面[18]，倒T型密封块[23]形成全封闭交接。

轴向密封本体[19]的套数同于径向密封本体[14]的套数。

图二、图六。径向密封本体上开有槽[22]，构成曲径迷宫密封。

三摆动活塞小园柱面二端的端面密封零件，以及此密封零件和相关密封零件的全封闭交接。

图一、摆动活塞小园柱面[18]二端的端面密封零件共分为二种类型，紧靠外缘的密封零件和内缘数道园环形密封零件。

图一、图二、图八。所示为紧靠外缘的密封零件，由外缘多个倒T型密封块[23]，依次排列和滑配在摆动活塞小园柱面[18]外缘两端相应的槽[24]中。倒T型密封块[23]的[B]、[C]、[D]面均为和摆动活塞中心线同心的园弧面。[B]面和摆动活塞小园弧面[18]同半径，倒T型密封块[23]四个侧面[E]、[F]、[G]、[H]和通过摆动活塞中心线的径向平面重合。端面[I]、[J]、[K]和摆动活塞中心线相垂直。多个倒T型密封块[23]依次滑配在摆动活塞两端相应的槽道[24]中。在槽道[24]外缘滑配倒T型密封块[23]，内缘尚滑配密封环[25]。

图八、密封环[25]中[L]、[M]、[N]面均为和摆动活塞中心线同心的园弧面。[L]面和[C]面有相同的半径，[M]面和[D]面有相同的半径并相贴合。两侧面[P]、[Q]分别和两边的轴向密封本体[8]相贴合。端面[R]、[S]、[T]和摆动活塞中心线相垂直，且[R]和[I]在同一平面上，[S]和[K]相贴合。密封环[25]后面布置板弹簧[26]，板弹簧[26]将密封环[25]和倒T型密封块[23]向两端轴向弹出，并贴于左、右缸体内侧面上。密封环[25]沿周向分成二至三块，交接处留有0.1毫米左右的间隙，用于保证密封环[25]的受热自由膨胀。密封环[25]中间开有槽道[27A]，槽道[27A]中滑配长条形小平板[27]，密封环[25]和小平板[27]的轴向长度相等。密封环[25]中钻孔[28A]，孔[28A]中配入圈弹簧[28]。

若干个倒T型密封块[23]、2至3个密封环[25]、板弹簧[26]、小平板[27]、圈弹簧[28]构成密封链，并和缸体分隔件[13]中径向密封本体[14]、端面密封条[15]，并和摆动活塞悬伸件[3]中轴向密封本体[8]、以及左右缸体内表面构成全封闭交接。

以上结构既保证运动和固定件之间密封零件的全封闭交接，达到良好的密封;又保证所有密封零件在受热条件下的自由膨胀。发动机无论在冷态（起动）或热态（长期工作）条件下均可做到密封和工作两可靠。

摆动活塞内燃发动机是一种新的特种发动机，它的问世已引起国内外学术界的广泛注意和兴趣。但由于其运动件和固定件之间的交接面多，妥善的密封防止漏气成为这种机型必需攻克的重要课题，摆动活塞内燃发动机全封闭密封装置的发明，妥善的解决了这一难题。全封闭密封装置适合于摆动活塞内燃发动机本身的结构特点，密封链工作可靠，密封零件制造工艺性好，装配容易，从而使发明具有实用性。这项具有实用性的补充发明就为原摆动活塞内燃发动机专利的实施创造良好的条件。

Claims (4)

1、摆动活塞内燃发动机中摆动活塞和缸体间有多处缝隙采用密封零件来实施密封，本发明的特征在于密封件和缸体，摆动活塞以及密封零件之间实行全封闭交接，既保证缸体、摆动活塞、密封零件在各种工作状态下的自由热膨胀，又保证接缝处的全封闭交接，发明特征分为三个部分：(1)摆动活塞[2]的悬伸件[3]中径向密封零件、端面密封零件、及其全封闭交接，摆动活塞悬伸件[3]中径向密封由径向密封本体[4]、径向密封本体两端沿径向开槽[5A]滑配的端面密封条[5]、板弹簧[7]、摆动活塞径向槽[4A]中钻孔[6A]配入圈弹簧[6]所组成，上述组成件可1至5套，径向密封本体[4]、端面密封条[5]在弹簧[6]、[7]作用下分别紧贴于中间缸体内壁和左右缸体内壁，径向密封本体[4]为长条形密封件，底面、端面、两侧面为平面，顶面为和中间缸体内腔同半径的凸圆弧面，径向密封本体[4]两轴端沿径向等距离开有1至3条槽[5A]、此槽为通槽，槽[5A]和端面密封条[5]径向同长度，轴向密封本体[8]为下部有凸肩的零件，下部凸肩中钻有孔[9A]、在孔[9A]中配入圈弹簧[9]，轴向密封本体[8]沿轴向的尺寸大于端面密封条[5]沿轴向的尺寸，摆动活塞悬伸件[3]两端面开有径向槽[8A]，在此径向槽[8A]中钻轴向孔[10A]，在孔[10A]中配入圈弹簧[10]，轴向密封本体[8]在圈弹簧[10]的作用下紧贴于左右缸体内壁，轴向密封本体[8]在圈弹簧[9]的作用下，和径向密封本体[4]，端面密封条[5]紧贴，形成全封闭交接，轴向密封本体[8]的套数同于径向密封本体[4]的套数；(2)缸体分隔件[13]中径向密封由径向密封本体[14]，径向密封本体[14]两端沿径向开槽[15A]，滑配入端面密封条[15]和板弹簧[17]，径向密封本体[14]钻径向孔[16A]配入圈弹簧[16]，径向密封本体[14]为长条形零件，上底面、两端面、两侧面为平面，下底面为和摆动活塞小园弧面[18]同半径的凹园弧面，缸体分隔体[13]中上述组成件可1至5套，缸体分隔件[13]两端铣有径向槽[19A]滑配入轴向密封本体[19]，轴向密封本体[19]的轴向尺寸大于端面密封条[15]的轴向尺寸，槽[19A]内端面轴向钻孔[20A]，配入圈弹簧[20]，轴向密封本体[19]钻径向孔[21A]，配入圈弹簧[21]，在弹簧力作用下径向密封本体[14]，端面密封条[15]，轴向密封本体[19]和左右缸体两端面内壁、摆动活塞小园弧面[18]、以及倒T型密封块[23]之间形成全封闭交接，轴向密封本体[19]的套数同于径向密封本体[14]的套数，均为1至5套；(3)摆动活塞小园柱面[18]二端的密封件，外缘由多个倒T型密封块[23]，依次排列滑配在摆动活塞小园柱面[18]外缘两端的槽[24]中，倒T型密封块[23]的[B]、[C]、[D]面为和摆动活塞中心线同心的园弧面，[B]面和摆动活塞小园弧面[18]同半径，[E]、[F]、[G]、[H]面和通过摆动活塞中心线的径向平面重合，[I]、[J]、[K]面和摆动活塞中心线相垂直，在槽道[24]外缘滑配倒T型密封块[23]，内缘滑配密封环[25]，密封环[25]中[L]、[M]、[N]面为和摆动活塞中心线同心的园弧面，[L]面和[C]面有相同的半径，[M]面和[D]面有相同半径并相贴合，[P]、[Q]面分别和两边的轴向密封本体[B]贴合，[R]、[S]、[T]面和摆动活塞中心线相垂直，且[R]和[I]在同一平面上，[S]和[K]相贴合，槽道[24]中密封环[25]后布置板弹簧[26]，板弹簧[26]将密封环[25]，倒T型密封块[23]向两端轴向弹出，并贴合于左、右缸体内侧面上，密封环[25]沿周向分成二至三块，交接处留有0.1毫米左右的间隙，密封环[25]中开有槽道[27A]，槽道[27A]中滑配长条形小平板[27]，密封环[25]和小平板[27]的轴向长度相同，密封环[25]中钻孔[28A]，孔[28A]中配入圈弹簧[28]，若干个倒T型密块[23]，2至3个密封环[25]，板弹簧[26]、小平板[27]、圈弹簧[28]构成的密封体链和缸体分隔件[13]中径向密封本体[14]，端面密封条[15]、摆动活塞悬伸件[3]中轴向密封本体[8]，以及左右缸体内表面构成全封闭交接。

2、据权利要求1所述摆动活塞悬伸件[3]中径向密封本体[4]上凸园弧面沿轴向开1至3道槽[11]，构成曲径迷宫密封。

3、据权利要求1所述摆动活塞悬伸件[3]中轴向密封本体[8]和左右缸体贴合的那面沿径向开1至3道槽[12]，构成曲径迷宫密封。

4、据权利要求1所述，缸体分隔件[13]中径向密封本体[14]，凹园弧面上沿轴向开1至3道槽[22]。构成曲径迷宫密封。

Images