CN113898494A - 一种用于转子发动机的密封系统 - Google Patents

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史梦圆
汪硕峰
杨金鑫
杨振宇
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Abstract

一种用于转子发动机的密封系统属于发动机领域。本发明包括端面密封条、密封柱塞以及滚柱。本发明采用的端面密封条相较于传统的端面密封条增加密封柱塞，有效阻止了燃烧室内气体相互窜气，有效改善了三个燃烧室间相互窜气问题。本发明采用滚柱代替了传统的径向密封片与单片弹簧结构，滚柱与转子之间的滚动摩擦代替了传统的滑动摩擦，减小了径向密封的磨损。本发明的密封装置可以改善发动机的磨损问题，提高发动机的效率，延长使用寿命。

Description

一种用于转子发动机的密封系统
技术领域
本发明设计了一种用于转子发动机的密封系统，属于转子发动机技术领域。
背景技术
传统的X转子发动机，为了防止缸内由于高压作用导致气体向缸外泄露，在缸体上设置了端面密封槽安装密封条，而传统X转子发动机的端面密封只考虑缸内向外界环境的泄露，忽略了相邻燃烧室因不同冲程导致压力不同而引发的相互窜气，因此需要对端面密封条结构进行改进。
传统的X转子发动机的径向密封片与转子为滑动接触，摩擦阻力系数大且易磨损，将摩擦阻力系数大的滑动摩擦改为摩擦阻力系数较小的滚动摩擦，可以有效减少摩擦阻力，降低摩擦功率损失，延长径向发动机的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种用于转子发动机密封系统，可以有效改善传统X转子发动机燃烧室之间相互窜气问题，降低发动机的摩擦损耗，提高发动机的使用寿命。
为了实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：
根据本公开的一个方面，提供一种转子发动机的密封系统，包括：
端面密封条结构，由三条结构材料完全相同的密封条构成，密封条与密封柱塞搭配可以有效阻止燃烧室的窜气。
径向密封结构，原先缸体的径向密封槽改为圆柱形槽，用于放置滚针；圆柱型槽顶端开设半圆形槽用于放置密封柱塞；密封柱塞上端开设小孔用于与滚柱连接。
在本公开的一种示例型实施例中，滚柱与密封柱塞销连接。
在本公开的一种示例型实施例中，圆柱形凹槽的直径与长度与滚柱右半段相同。
在本公开的一种示例型实施例中，密封柱塞小孔的直径与长度与滚柱左半段相同。
在本公开的一种示例型实施例中，半圆形凹槽的直径与长度略大于密封柱塞。
在本公开的一种示例型实施例中，端面密封条采用耐磨、膨胀系数小的材料。
在本公开的一种示例型实施例中，密封柱塞与滚柱均采用硬度较大的材料，表面镀铬以减少磨损并提高耐磨性。
本公开实施的转子发动机密封系统，通过采用改进后的端面密封条与密封柱塞有效阻止了燃烧室之间的相互窜气问题，提升了发动机性能。
本公开实施的转子发动机密封系统，通过采用密封柱塞与滚柱代替了传统的径向密封片，减少了发动机的摩擦阻力，延长了发动机的使用寿命。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为传统X转子发动机示意图，图中：发动机缸体1、转子2、偏心轴3、右下燃烧室4a、正上燃烧室4b、左下燃烧室4a、进气口5、排气口6、径向密封片7、端面密封片8。
图2为传统X转子发动机窜气示意图，图中：右下燃烧室4a、正上燃烧室4b、径向密封片7、端面密封片8。
图3为改进后的X转子发动机示意图，图中：发动机缸体1、转子2、偏心轴3、右下燃烧室4a、正上燃烧室4b、左下燃烧室4a、进气口5、排气口6、改进后的径向密封9、改进后的端面密封条10。
图4为改进后的X转子发动机窜气示意图，图中：右下燃烧室4a、改进后的径向密封9、改进后的端面密封条10。
图5为密封柱塞、滚柱的安装示意图，图中：滚柱9a、密封柱塞9b、改进后的端面密封条10。
图6为密封柱塞、滚柱的结构示意图，图中：滚柱9a、密封柱塞9b、密封柱塞上端端面半径和滚柱右端端面半径r1、密封柱塞下端半径r3、密封柱塞小孔端面半径和滚柱左端端面半径r2、密封柱塞两圆圆心距l、密封柱塞厚度和滚柱左端长度b1、缸体厚度B、滚针右端长度B-b1。
图7为改进后的端面密封条结构示意图，图中：端面密封条短半弧R1、端面密封条长半弧R3、圆角半径R2。
图8为改进后的端面密封槽结构示意图，图中：滚柱9a、改进后的端面密封条10、改进后的端面密封条高度h、改进后的端面密封条厚度b、端面密封条与密封槽的侧间隙x1、密封柱塞与密封孔的间隙x2。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明具体实施方式：
结合附图1和附图2说明传统的X转子发动机燃烧室的窜气情况，转子2沿箭头方向逆时针旋转，此时燃烧室4a正处于燃烧冲程而燃烧室4b处于进气冲程，由于压力差部分气体按附图二箭头方向泄露，传统的端面密封条与径向密封片不能阻止气体泄漏。
结合附图3和附图4说明改进后的X转子发动机燃烧室的窜气情况，改进后的端面密封条与密封柱塞可以有效地阻止气体的泄露，大幅改善发动机窜气问题。
结合附图5说明密封柱塞与滚柱的组装示意图，密封柱塞9b安装于缸体上预留的半圆柱槽，滚柱9a安装于缸体上预留的圆柱型槽，滚柱9a左端插入密封柱塞9b小孔进行连接。
结合附图6和附图8说明密封柱塞9a与滚柱9b的尺寸选取方式。三个密封柱塞9a形状结构材料完全相同；对于单个密封柱塞9a而言端面由半径r1、r3的圆组成，密封柱塞小孔端面半径r2取值0.4a～0.6a，r1取值为a，r3取值为1.5a～2a，两圆心之间的距离l取值为1.5a～2a，密封柱塞9a厚度b1取值1.5a～2a(其中a为平移距)，密封柱塞与密封槽的间隙x2取值0.03～0.04mm。三个滚柱9b形状结构材料完全相同；对于单个滚柱9b而言由两圆柱组成，圆柱一端与密封柱塞9a小孔半径、长度相同，分别为r2、b1，圆柱另一端半径与密封柱塞9a上端相同半径为r1，长度为B-b1(其中B为缸体厚度)。密封柱塞9a与滚柱9b均采用硬度较大的材料，表面镀铬以减少磨损并提高耐磨性。
结合附图7和附图8说明端面密封条10的尺寸选取方式。三个端面密封条10形状结构材料完全相同；对于单个端面密封条10而言形状对称，由三个圆弧组成，圆弧半径取R1、R2、R3以满足端面密封条两端与密封柱塞相接触，其中R1取值3e～5e，R2取值e～1.5e，R3取值R～1.5R(其中e为偏心距，R为创成半径)；端面密封条10与密封槽之间的侧间隙x1取值0.04～0.05mm，端面密封条10厚度b2取值1～1.4mm，高度h取值4～4.4mm；端面密封条采用耐磨、膨胀系数小的材料。
本发明实施的转子发动机密封系统，通过采用改进后的端面密封条与密封柱塞有效阻止了燃烧室之间的相互窜气问题，提升了发动机性能；通过采用密封柱塞与滚柱代替了传统的径向密封片，减少了发动机的摩擦阻力，延长了发动机的使用寿命。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于转子发动机的密封系统，其特征在于，包括：
端面密封条，端面密封条安装在密封槽内，用于与端盖接触；
密封柱塞，密封柱塞安装于两个密封条之间的密封孔，密封柱塞小孔与滚柱一端相连，柱塞一端与转子相接触；
滚柱，安装在缸体的槽内滚动，与转子相接触，一端与密封柱塞小孔连接。
所述的端面密封条，具体如下：
三个端面密封条形状结构材料完全相同；对于单个端面密封条而言形状对称，由三个圆弧组成，圆弧R1位于燃烧室正上方，两侧与圆弧R3相连接，连接处倒半径R2的圆角，圆弧半径取R1、R2、R3以满足端面密封条两端与密封柱塞相接触，其中R1取值3e～5e，R2取值e～1.5e，R3取值R～1.5R，其中e为偏心距，R为创成半径；
端面密封条厚度b2取值1～1.4mm，高度h取值4～4.4mm，端面密封条与密封槽之间的侧间隙x1取值0.04～0.05mm。
2.如权利要求1所述一种用于转子发动机的密封系统，其特征在于：
三个密封柱塞形状结构材料完全相同；对于单个密封柱塞而言端面由半径r1、r3的圆组成，两圆心之间的距离l取值为1.5a～2a，r1取值为a，r3取值为1.5a～2a，密封柱塞厚度b1取值1.5a～2a；其中a为平移距；
半径为r1的圆圆心开设圆柱形小孔，密封柱塞小孔端面半径r2取值0.4a～0.6a，小孔长度与密封柱塞厚度相同，密封柱塞与密封槽的间隙x2取值0.03～0.04mm。
3.如权利要求1所述一种用于转子发动机的密封系统，其特征在于：
三个滚柱形状结构材料完全相同；对于单个滚柱而言由两同轴心圆柱组成，两圆柱底端圆半径分别为r1与r2，两圆柱长度分别为B-b1与b1，其中B为缸体厚度；
半径为r2的圆柱插入密封柱塞小孔之中。
4.如权利要求1所述的一种用于转子发动机的密封系统，其特征在于：
所述转子发动机为X转子发动机，端面密封条、密封柱塞和滚针安装于缸体。
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