CN115163200B - 旋转活塞蒸汽机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转活塞蒸汽机，在圆筒形缸套外圆对称的设置了两组进汽口、排汽口，两组扇形活塞交叉的安装在圆筒形缸套内，高压蒸汽从两组进汽口喷入后推动旋转活塞绕其中心作渐息的圆周运动，并通过各自的单向轴承带动皮带轮匀速运转对外做功，本发明没有设置一个齿轮，却能保证两组活塞正常的工作循环，活塞与高压蒸汽碰撞时不会震动发出巨大的噪音，本发明宜频繁启动，在流量小转速低时也有很高的热效率。

Description

旋转活塞蒸汽机

技术领域

本发明涉及一种活塞做旋转运动的旋转活塞蒸汽机，属于蒸汽机领域。

背景技术

在传统的蒸汽机中，做直线往复运动的活塞所造成的往复惯性制约了蒸汽机转速的提高，再加之蒸汽机体积笨重，热效率低等因素，早已被蒸汽轮机所取代。

在现有蒸汽轮机和燃气轮机中，当一束高压气流沿切线从进汽口喷入，与叶片发生碰撞时，因叶片很薄会产生强烈震动，并会发出巨大的噪音。同时高压气流与叶片碰撞做功后会改变前进方向，需经叶栅导向后才能再次对下一级叶轮做功，在导向过程中叶栅也会消耗一定的气流能量。另外叶轮与叶栅之间须精密配合，加工难度大、造价高。当叶轮与叶栅因受热温度不同时，其膨胀率也不一样，为了保证二者之间的精密配合，防止事故发生，气轮机在启动前须进行暖机和盘车，并且不宜频繁启动。

现有气轮机只有在流量大、转速高的条件下才能有高效率，不宜做成小流量、低转速、小功率、且须频繁启动的微型气轮机。

目前分布式再生能源及废气余热利用等领域，大都需要频繁超动的小微动力，现有气轮机很难满足这一要求。

申请人在先申请了发明专利号为CN98112494.1的差速式旋转活塞发动机，其具有如下缺点：

1、这种差速式旋转活塞发动机的超越离合器安装在电力制动装置内，只有在制动装置呈刹车状态时，才能起作用。

2、差速式旋转活塞发动机的活塞环与对应的环形槽通过销钉固定连接，活塞环外圆与对应的缸套内壁为滑动连接，靠活塞环的张力使其贴紧而达到密封的目的。

3、这种差速式旋转活塞发动机设置了两组启动马达、两组电力制动装置、点火装置和一系列齿轮传动装置。

发明内容

本发明旨在提供一种制造简单、价格低廉、使用方便、可以频繁启动，在低转速、小流量时同样可以获得高效率的旋转活塞蒸汽机。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种旋转活塞蒸汽机，其结构特点是，包括圆筒形的缸套，在缸套的外圆上设置了至少两组进汽口和排汽口，在缸套的筒体内设有至少两组交叉的作渐息圆周运动的扇形活塞；

所述缸套的两端分别与左缸套端盖、右缸套端盖固定连接；

所述缸套的中心设置了空心主轴，在缸套与空心主轴之间设有位于缸套两端的左旋转端盖和右旋转端盖；

所述左旋转端盖的轴颈根部通过第一单向轴承与左缸套端盖的内孔连接，左旋转端盖的大圆周上开设有环形槽，左旋转端盖密封环安装在环形槽内并依靠密封环自身的弹力与缸套的内壁固定连接，左旋转端盖密封环的侧面与对应的环形槽侧面滑动连接；依靠气缸内的蒸汽压力与环形槽侧面贴紧达到密封的目的；

所述右旋转端盖的轴颈台阶通过第三单向轴承与右缸套端盖的内孔连接，右旋转端盖的大圆周上开设有环形槽，右旋转端盖密封环安装在环形槽内并与缸套的内壁固定连接，右旋转端盖密封环的侧面与对应的环形槽侧面滑动连接；

每组扇形活塞包括两个活塞，其中一个活塞的内圆弧和外圆弧上均开有窄槽，内圆弧的窄槽内安装有第一密封条弹簧垫和第一密封条，该第一密封条与空心主轴的外圆孤滑动连接；外圆弧上的窄槽内安装有第二密封条弹簧垫和第二密封条，该第二密封条安装在窄槽内与缸套的内壁滑动连接；另一个活塞的内圆弧分别与空心主轴的外圆部分对称的固定连接形成一个整体，该另一个活塞的外圆弧上开有窄槽，第三密封条弹簧垫和第三密封条安装在窄槽内，该第三密封条与缸套的内壁滑动连接；

每组的两个活塞中的一个活塞的两个端面分别与左旋转端盖、右旋转端盖固定连接形成一个总体，另一个活塞的两端通过左端楔形密封条和右端楔形密封条分别与左旋转端盖、右旋转端盖的端面滑动连接。

在其中一个优选的实施例中，所述空心主轴的左、右端台阶上均开设有环形槽，该环形槽内安装有第一空心主轴密封环和第二空心主轴密封环，该第一空心主轴密封环和第二空心主轴密封环靠自身的弹力分别与左旋转端盖、右旋转端盖的内孔对应固定连接，第一空心主轴密封环和第二空心主轴密封环的侧面分别与对应的环形槽侧面滑动连接，并通过缸套内的蒸汽压力使第一空心主轴密封环和第二空心主轴密封环的侧面与对应的环形槽侧面贴紧达到密封的目的。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

在其中一个优选的实施例中，所述空心主轴的左、右端中间台阶部分分别安装有第一滚针轴承和第二滚针轴承，该第一滚针轴承和第二滚针轴承分别与左旋转端盖、右旋转端盖的内孔对应连接，皮带轮的右端内孔通过第二单向轴承与左旋转端盖的左端台阶连接；

所述第一单向轴承和第二单向轴承之间安装有轴承衬套，皮带轮最右端内孔与左缸套端的台阶滑动连接，皮带轮最左端固定安装有皮带轮盖板和密封垫。皮带轮与左缸套端之间安装有第二O型橡胶密封圈，可以防止润滑油泄漏。

在其中一个优选的实施例中，所述空心主轴的右端轴颈中部安装有第五单向轴承，该第五单向轴承与右缸套端盖的内孔连接，空心主轴的最右端轴颈与飞轮内孔固定连接，飞轮左端台阶与右缸套端盖的右端内孔滑动连接。飞轮与右缸套端盖之间安装有第一O型橡胶密封圈，可以防止润滑油泄漏。

在其中一个优选的实施例中，所述缸套的筒体内设有两组扇形活塞，分别为第一活塞、第二活塞、第三活塞和第四活塞；

所述第一活塞、第二活塞的两个端面分别与左旋转端盖、右旋转端盖固定连接形成一个总体；

在缸套的外圆周上对称的设置有第一进汽口、第二进汽口、第一排汽口和第二排汽口；

所述第三活塞、第四活塞的两个端面均开有斜槽，斜槽内对应安装有右端楔形密封条弹簧垫、左端楔形密封条弹簧垫和左端楔形密封条、右端楔形密封条。

在其中一个优选的实施例中，所述第一活塞、第二活塞、第三活塞、第四活塞内部和空心主轴上面对应油孔的位置均开有油道。

在其中一个优选的实施例中，所述第三活塞、第四活塞的凸面刚转到第一进汽口、第二进汽口的边沿时，第一活塞、第二活塞的凹面已转过第一进汽口、第二进汽口；在每组活塞的凹面上方对应进汽口的位置均开有与对应进汽口对径等宽的挡汽缺口，在每一组活塞的外圆弧上对应进汽口的位置均开有与对应进汽口对径等宽的挡汽槽；

当蒸汽沿切线方向从第一进汽口、第二进汽口喷入，汽流与第一活塞、第二活塞上的挡汽槽和挡汽缺口发生碰撞时产生的推力使得第一活塞、第二活塞朝着逆时针方向飞速旋转，此时在第一活塞和第三活塞之间、第二活塞和第四活塞之间组成了一个容积可以变化的密封空间；

当高压蒸汽不断的从第一进汽口、第二进汽口喷入时，此密封空间的压力推动着第一活塞、第二活塞不停的朝逆时针方向旋转。同时也推动第三活塞、第四活塞朝顺时针方向旋转，由于有单向轴承的作用，第三活塞、第四活塞不能朝着顺时针方向旋转，只能停止原地不动。

在第一活塞、第二活塞作逆时针方向旋转时，第一活塞与第四活塞之间的废汽从第一排汽口排出，第二活塞与第三活塞之间的废汽从第二排汽口排出；

所述第一活塞、第二活塞继续作逆时针方向旋转，当第一活塞、第二活塞的凸面与第三活塞、第四活塞的凹面贴紧时，它们之间的废汽已全部排尽，第一排汽口、第二排汽口均已关闭，此时第一活塞和第三活塞组成的密封空间和第二活塞和第四活塞组成的密封空间的压强相等，第一活塞、第二活塞的凹面受到的推力与第三活塞、第四活塞凸面受到的阻力相等，此时第一活塞、第二活塞只能靠左旋转端盖、右旋转端盖储存的旋转惯性力和从第一进汽口、第二进汽口喷入的蒸汽与第一活塞、第二活塞的凹面碰撞时所产生的推力继续作逆时针方向旋转，并分别推动第三活塞、第四活塞同步旋转。

在其中一个优选的实施例中，当第一活塞、第二活塞分别推动第三活塞、第四活塞逆时针方向旋转至第三活塞、第四活塞刚把第一进汽口、第二进汽口关闭时，此时从第一进汽口、第二进汽口射入的蒸汽沿切线方向喷射到第三活塞、第四活塞的挡汽槽上，推动第三活塞、第四活塞快速的逆时针方向旋转；此时第三活塞的凹面与第二活塞的凸面之间、以及第四活塞的凹面与第一活塞的凸面之间形成了一个密封空间；第三活塞、第四活塞逆时针方向旋转时，就使得这个密封空间产生了真空，在负压的作用下第一活塞、第二活塞分别贴着第三活塞、第四活塞同步逆时针方向旋转。

在其中一个优选的实施例中，第一活塞、第二活塞的凸面分别转到第一进汽口、第二进汽口的边沿，高压蒸汽沿切线方向从第一进汽口、第二进汽口直接喷射到第三活塞、第四活塞的挡汽缺口上，使第三活塞、第四活塞加速逆时针方向旋转；此时在容积可以变化的密封空间内，巨大的蒸汽压力在推动第三活塞、第四活塞不停地朝逆时针方向转动的同时，同样大小的压力也推动着第一活塞、第二活塞朝着顺时针方向旋转，但由于有单向轴承的作用，第一活塞、第二活塞不能做顺时针方向旋转，只能停在原地不动，等待下一个工作循环的到来。

所述第三活塞、第四活塞继续朝着逆时针方向旋转，当其凸面与第一活塞、第二活塞对应的凹面贴紧时，第三活塞、第四活塞只能靠飞轮的旋转惯性力和从第一进汽口、第二进汽口喷入的蒸汽与第三活塞、第四活塞的凹面碰撞时所产生的推力继续旋转，并推动第一活塞、第二活塞朝逆时针方向同步旋转，这样便重复前面所叙述的工作循环。

由此，本发明的旋转活塞蒸汽机在圆筒形的缸套外圆上，对称的设置了两组进汽口和排汽口，两组扇形活塞交叉的安装在圆筒形缸套内（随着缸径增大，对称活塞和进汽口、排汽口的数量可以随之增加），其中一组活塞的内圆弧与空心主轴中部外圆部分对称地固定连接，活塞的外圆弧通过第二密封条与缸套的内壁滑动连接，活塞的两端面通过楔形密封条分别与左旋转端盖、右旋转端盖的端面滑动连接。另一组活塞的两个端面分别与左右旋转端盖固定连接，活塞的外圆弧通过第三密封条与缸套的内壁滑动连接，活塞的内圆弧通过第一密封条与空心主轴中部的外圆部分滑动连接。圆筒形缸套两端分别固定着左缸套端盖、右缸套端盖，左旋转端盖、右旋转端盖的轴颈分别插入对应的左缸套端盖、右缸套端盖的中心孔内，并通过单向轴承作单方向的旋转运动。皮带轮设置在缸套左端，并通过单向轴承分别与空心主轴左端轴颈和左旋转端盖的轴颈连接。飞轮设置在缸套右端，与空心主轴右端轴颈通过键销固定连接。

上述技术方案中，所述圆筒形缸套，其左、右两端法兰用螺栓分别固定着左缸套端盖、右缸套端盖。在缸套的上方还设置了供润滑油流入的油孔和油杯。

上述技术方案中，所述扇形活塞在其外表面开有窄槽，在窄槽内安置了密封条弹簧垫和密封条，在扇形活塞的内部，还加工有供润滑油流过的油道，在活塞的外圆弧上对应进汽口的位置，开有与对应进汽口对径等宽的挡汽槽，在活塞的凹面上方，对应进汽口的位置，还开有与进汽口对径等宽的挡汽缺口。

上述技术方案中，所述空心主轴的中心孔内装有润滑油，在高速旋转时润滑油因离心力的作用，通过油道被甩向磨擦面中进行润滑。

上述技术方案中，与空心主轴固定连接的飞轮的旋转惯性只能传递给与空心主轴固定连接的一组活塞，而另一组与左旋转端盖、右旋转端盖固定连接的活塞，其旋转惯性则来源于重量与飞轮相等的左旋转端盖、右旋转端盖。

上述技术方案中，所述空心主轴上切有环形槽，第一空心主轴密封环、第二空心主轴密封环安装在环形槽内，靠其张力与左右旋转端盖的内孔固定连接，其侧面与对应的环形槽侧面滑动连接，靠气缸内的蒸汽压力使其贴紧达到密封的目的。

上述技术方案中，所述左右旋转端盖的大圆周上切有环形槽，旋转端盖密封环安装在环形槽内，并与缸套内壁固定连接，其侧面与对应的环形槽侧面滑动连接，靠气缸内的蒸汽压力使其贴紧达到密封的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、与CN98112494.1的差速式旋转活塞发动机相比，本发明是外燃机，同时，本发明的单向轴承安装在固定不动的缸套端盖内，随时都可以控制活塞只能朝一个方向旋转，不能反转。此外，本发明活塞环的外圆，靠其张力与对应的缸套内壁贴紧呈固定连接，活塞环的侧面与对应的环形槽侧面为滑动连接，靠汽缸内的蒸汽压力使其贴紧而达到密封的目的。最后，本发明没有设置点火装置、启动装置、电力制动装置、尤其是总台机器没有设计一个齿轮，使本发明的结构简单得到了极致，极大地简化了生产工艺，降低了制造成本。本发明活塞旋转一周有8次做功行程，高于差速式旋转活塞发动机，大大的提高了工作效率。

2、和现有蒸汽轮机相比，本发明的密封部分均为柔性连接，是无简隙密封，其加工难度比叶轮、叶栅之间的要求要小得多，且密封效果要好得多，现有蒸汽轮机工作时是靠沿切线方向射入的高压蒸汽与叶片发生碰撞时产生的能量来做功的，本发明不但利用了碰撞能量，同时还利用了高压蒸汽在密封空间内产生的巨大压力来做功，大大的提高了热效率。

3、本发明噪音低、启动时不需暖机、盘车，适合频繁启动，本发明加工成小流量、低转速、小功率的微型动力时，也有很高的热效率。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图（纵剖面图）；

图2是图1的A—A剖视图；

图3、图4、图5、图6为本发明一种实施例的工作原理示意图；

图7、图8、图9、图10为本发明一种实施例的工作可靠性能示意图。

附图标注说明：

1—盖板螺栓，2—皮带轮盖板，3—密封垫，4—空心主轴外卡环，5—第四单向轴承，6—缸套螺栓，7—油孔，8—左旋转端盖密封环，9—第一空心主轴密封环，10—油槽，11—第一密封条，12—第一密封条弹簧垫，13—第二密封条，14—第二密封条弹簧垫，15—第一活塞，16—第二活塞，17—油杯，18—第三单向轴承，19—第一滚针轴承，20—第五单向轴承，21—飞轮垫板，22—带油孔螺栓，23—油孔开闭钢球，24—空心主轴，25—第一O型橡胶密封圈，26—缸套螺栓，27—飞轮，28—右缸套端盖，29—第二空心主轴密封环，30—右旋转端盖密封环，31—右旋转端盖，32—右端楔形密封条，33—右端楔形密封条弹簧垫，34—第三密封条，35—第三密封条弹簧垫，36—第三活塞，37—第四活塞，38—左端楔形密封条弹簧垫，39—左端楔形密封条，40—左旋转端盖，41—缸套，42—左缸套端盖，43—第一单向轴承，44—第二O型橡胶密封圈，45—第二单向轴承，46—第二滚针轴承，47—皮带轮，48—轴承衬套，49—第一进汽囗，50—第二进汽口，51—第一排汽口，52—第二排汽口。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

本实施例的旋转活塞蒸汽机在圆形缸套内两组扇形活塞交叉的作渐息圆周运动，并通过单向轴承带动皮带轮匀速运转对外做功。参见图1，它们的具体连接关系是：在缸套41的两端分别与左缸套端盖42、右缸套端盖28固定连接，并通过缸套螺栓26拧紧。左旋转端盖40的轴颈根部通过第一单向轴承43与左缸套端盖42的内孔连接，左旋转端盖40的大圆周上切有环形槽，左旋转端盖密封环8安装在环形槽内，靠其张力与缸套41的内壁固定连接，其侧面与对应的环形槽侧面滑动连接，靠汽缸内的蒸汽压力使其贴紧而达到密封的目的。右旋转端盖31的轴颈台阶通过第三单向轴承18与右缸套端盖28的内孔连接。右旋转端盖31的大圆周上也切有环形槽，右旋转端盖密封环30安装在环形槽内，靠其张力与缸套41的内壁固定连接，其侧面与对应的环形槽侧面滑动连接，靠汽缸内的蒸汽压力使其贴紧而达到密封的目的。

参见图2，在缸套41的外圆周上对称的设置了第一进汽口49，第二进汽口50，第一排汽口51，第二排汽口52，在缸套41的中心设置了空心主轴24，第一活塞15、第二活塞16的内圆弧上开有窄槽，第一密封条弹簧垫12和第一密封条11安装在槽内，第一密封条11与空心主轴24的外圆孤滑动连接，第一活塞15、第二活塞16的外圆弧上也开有窄槽，第二密封条弹簧垫14和第二密封条13安装在槽内，第二密封条13与缸套41的内壁滑动连接。第三活塞36、第四活塞37的内圆弧分别与空心主轴24的外圆部分对称的固定连接，形成一个总体。第三活塞36、第四活塞37的外圆弧上开有窄槽，第三密封条弹簧垫35和第三密封条34安装在槽内，第三密封条34与缸套41的内壁滑动连接。

参见图1，第一活塞15、第二活塞16的两个端面分别与左旋转端盖40、右旋转端盖31固定连接形成一个总体，第三活塞36、第四活塞37的两个端面均开有斜槽，右端楔形密封条弹簧垫33、左端楔形密封条弹簧垫38和左端楔形密封条39、右端楔形密封条32分别安装在对应的斜槽内，并分别与左旋转端盖40、右旋转端盖31的端面滑动连接。在空心主轴24左、右端台阶上均切有环形槽，第一空心主轴密封环9、第二空心主轴密封环29安装在环形槽内，靠其张力与左旋转端盖40、右旋转端盖31的内孔固定连接，其侧面与对应的环形槽侧面滑动连接，靠汽缸内的蒸汽压力使其贴紧而达到密封的目的。空心主轴24的左、右端中间台阶部分分别安装有型号为51的第一滚针轴承19和第二滚针轴承46，并与左旋转端盖40、右旋转端盖31的内孔连接，皮带轮47的右端内孔通过第二单向轴承45与左旋转端盖40的左端台阶连接，在第一单向轴承43和第二单向轴承45之间安装有轴承衬套48，皮带轮47最右端内孔与左缸套端42的台阶滑动连接，之间安装有第二O型橡胶密封圈44以防润滑油渗漏，皮带轮47最左端安装有皮带轮盖板2和密封垫3，并通过螺钉1拧紧。在空心主轴24的右端轴颈中部安装有型号为50的第五单向轴承20，与右缸套端盖28的内孔连接，空心主轴24的最右端轴颈与飞轮27内孔通过键销固定连接，并用带油孔螺栓22拧紧，油孔开闭钢球23为控制润滑油进出时使用，飞轮27左端台阶与右缸套端盖28的右端内孔滑动连接，第一O型橡胶密封圈25为防止润滑油渗漏之用。在第一活塞15、第二活塞16、第三活塞36、第四活塞37内部和空心主轴24上面对应油孔的位置均开有油道，以便润滑油流动之用。

图3—图6为旋转活塞蒸汽机工作原理示意图。

参见图3，第三活塞36、第四活塞37的凸面刚转到第一进汽口49、第二进汽口50的边沿，第一活塞15、第二活塞16的凹面已转过第一进汽口49、第二进汽口50，在每组活塞的凹面上方对应进汽口的位置均开有与对应进汽口对径等宽的挡汽缺口，在每一组活塞的外圆弧上对应进汽口的位置，均开有与对应进汽口对径等宽的挡汽槽，（图中末标注）当高压蒸汽沿切线方向从第一进汽口49、第二进汽口50喷入，强大的汽流与第一活塞15、第二活塞16上的挡汽槽和挡汽缺口发生碰撞时，巨大的推力使得第一活塞15、第二活塞16朝着逆时针方向飞速旋转。此时在第一活塞15和第三活塞36之间、第二活塞16和第四活塞37之间组成了一个容积可以变化的密封空间，当高压蒸汽不断的从第一进汽口49、第二进汽口50喷入时，此密封空间的压强越来越大，巨大的压力推动着第一活塞15、第二活塞16不停的朝逆时针方向旋转，同时巨大的压力也推动着第三活塞36、第四活塞37朝顺时针方向旋转，但由于有单向轴承的作用，第三活塞36、第四活塞37不能作顺时针方向旋转，只能呆在原地不动。在第一活塞15、第二活塞16作逆时针方向旋转时，第一活塞15与第四活塞37之间的废汽从第一排汽口51排出，第二活塞16与第三活塞36之间的废汽从第二排汽口52排出。

从图3还可以看到，本实施例的旋转活塞蒸汽机的活塞有足够的钢度，与高压蒸汽发生碰撞时不会产生强烈的震动，不会发出巨大的噪音。

参见图4，第一活塞15、第二活塞16继续作逆时针方向旋转，当第一活塞15、第二活塞16的凸面与第三活塞36、第四活塞37的凹面贴紧时，它们之间的废汽已全部排尽，第一排汽口51、第二排汽口52均已关闭，此时第一活塞15和第三活塞36组成的密封空间和第二活塞16和第四活塞37组成的密封空间的压强相等，第一活塞15、第二活塞16的凹面受到的推力与第三活塞36、第四活塞37凸面受到的阻力相等，此时第一活塞15、第二活塞16只能靠左旋转端盖40、右旋转端盖31储存的旋转惯性力和从第一进汽口49、第二进汽口50喷入的高压蒸汽与第一活塞15、第二活塞16的凹面碰撞时所产生的推力继续作逆时针方向旋转，并分别推动第三活塞36、第四活塞37同步旋转。

参见图5，当第一活塞15、第二活塞16分别推动第三活塞36、第四活塞37逆时针方向旋转15度，即第三活塞36、第四活塞37刚把第一进汽口49、第二进汽口50关闭，此时从第一进汽口49、第二进汽口50射入的高压蒸汽沿切线方向喷射到第三活塞36、第四活塞37的挡汽槽上，推动第三活塞36、第四活塞37快速的逆时针方向旋转。此时第三活塞36的凹面与第二活塞16的凸面之间、以及第四活塞37的凹面与第一活塞15的凸面之间形成了一个密封空间。第三活塞36、第四活塞37逆时针方向旋转时，就使得这个密封空间产生了真空，在负压的作用下，第一活塞15、第二活塞16分别贴着第三活塞36、第四活塞37同步逆时针方向旋转。

参见图6，第一活塞15、第二活塞16的凸面分别转到第一进汽口49、第二进汽口50的边沿，高压蒸汽沿切线方向从第一进汽口49、第二进汽口50直接喷射到第三活塞36、第四活塞37的挡汽缺口上，使第三活塞、第四活塞加速逆时针方向旋转，此时同样大的汽压对第一活塞15、第二活塞16也有一个顺时针方向的推力，但由于有单向轴承的作用，第一活塞15、第二活塞16不能作顺时针方向旋转，只能呆在原地不动。第三活塞36、第四活塞37继续朝着逆时针方向旋转，当其凸面与第一活塞15、第二活塞16对应的凹面贴紧时，第三活塞36、第四活塞37只能靠飞轮27的旋转惯性力和从第一进汽口49、第二进汽口50喷入的高压蒸汽与第三活塞36、第四活塞37的凹面碰撞时所产生的推力继续旋转，并推动第一活塞15、第二活塞16朝逆时针方向同步旋转15度。就这样，本实施例的旋转活塞蒸汽机按照图3-图6所描述的工作循环，周而复始的不停运转。

本实施例的旋转活塞蒸汽机在皮带轮内还设置了飞锤（图中末标注），当转速过高时，飞锤在离心力作用下向外张开，通过摆杆等传动机使电磁阀的开关适当的关小，从而减少进汽量使转速适当的降低。当负荷过重或汽压过低使得转速过慢时，飞锤在弹簧的拉力下向内缩拢，通过摆杆等装置使电磁阀门适当的张开，增大进汽量使转速提高，这样旋转活塞蒸汽机的转速就能控制在规定的范围内。

本实施例的旋转活塞蒸汽机工作性能可靠，具体而言：

在传统的往复式活塞发动机中，气门的开闭时间，点火或喷油时间，与主轴旋转角度的关系，均由齿轮严格控制。发动机在出厂前工厂在配气齿轮上均作了明显的标记，维修安装齿轮时一定要对准标记，否则发动机就不能正常运转。本实施例的旋转活塞蒸汽机没有设置一个齿轮却能保证每组活塞运转时相对位置准确无误，并且能对相应的进汽口、排汽口进行准时开闭。即使在启动前缸套内的活塞相对位置发生错乱，在沿切线方向从对应进汽口射入的高压蒸汽推动下，活塞只要在缸套内旋转一个圆周，立即恢复到图3-图6所示的正常工作循环，本实施例的旋转活塞蒸汽机便可以正常运转。

图7-图10为旋转活塞蒸汽机工作性能可靠示意图。

参见图7，第一进汽口49、第二排汽口52在第一活塞15、第三活塞36之间，第二进汽口50、第一排汽口51在第二活塞16、第四活塞37之间，第一活塞15和第四活塞37之间、第三活塞36和第二活塞16之间均相距有一定的弧度。当高压蒸汽从第一进汽口49、第二进汽口50喷入，分别与第一活塞15、第二活塞16的凹面发生碰撞后，其推力使得第一活塞15、第二活塞16朝着逆时针方向旋转，此时第一活塞15和第三活塞36之间、第二活塞16和第四活塞37之间均不是密封空间，高压蒸汽与活塞发生碰撞做功后，分别从第一排汽口51、第二排汽口52排出。由于第一活塞15和第四活塞37之间、第二活塞16和第三活塞36之间是密封空间，当第一活塞15、第二活塞16在作逆时针方向运转时，第三活塞36、第四活塞37在压缩空气的作用下，分别与第一活塞15、第二活塞16同步旋转。

参见图8，当第三活塞36、第四活塞37的凹面分别转过第一排汽口51、第二排汽口52时，活塞15、37和活塞16、36之间的气体分别从第一排汽口51、第二排汽口52中排尽，第一活塞15、第二活塞16的凸面分别与第三活塞36、第四活塞37的凹面贴合在一起，第一活塞15、第三活塞36和第二活塞16、第四活塞37组成的两个密封空间压强相等，此时第一活塞15和第二活塞16均不能靠密封空间内的压力推动朝逆时针方向旋转，只能靠旋转惯性力和从第一进汽口49、第二进汽口50喷入的高压蒸汽发生碰撞时产生的推力，继续朝逆时针方向旋转，并推动前方对应的第三活塞36、第四活塞37同步旋转。

参见图9，第三活塞36、第四活塞37的凸面分别转过第一进汽口49、第二进汽口50时，高压蒸汽沿切线方向喷射到第三活塞36、第四活塞37外圆弧的挡汽槽上，第三活塞36、第四活塞37加速逆时针方向旋转，由于负压的作用分别吸引着对应的第一活塞15、第二活塞16同步旋转。

参见图10，第一活塞15、第二活塞16的凸面刚转到第一进汽口49、第二进汽口50的边沿，沿切线喷入的高压蒸汽与第三活塞36、第四活塞37的挡汽缺口发生碰撞产生巨大的推力，推动第三活塞36、第四活塞37快速的逆时针方向旋转，同时不断喷入的高压蒸汽使得第二活塞16与第三活塞36和第一活塞15与第四活塞37之间所组成的密封空间内的压强越来越高，巨大的压力推动第三活塞36、第四活塞37继续飞快的朝逆时针方向旋转，同时同样大的压力也推动着第一活塞15、第二活塞16朝顺时针方向旋转，由于有单向轴承的作用，第一活塞15、第二活塞16不能作顺时针方向旋转，只能呆在原地不动。这样，本实施例的旋转活塞蒸汽机便恢复到图3—图6中所示的正常工作循环了。

综上所述，本实施例的旋转活塞蒸汽机在圆筒形缸套外圆对称的设置了两组进汽口、两组排汽口，两组扇形活塞交叉的安装在圆筒形缸套内，高压蒸汽从两组进汽口喷入后推动旋转活塞绕其中心作渐息的圆周运动，并通过各自的单向轴承带动皮带轮匀速运转对外做功，本实施例的蒸汽机没有设置一个齿轮，却能保证两组活塞正常的工作循环，活塞与高压蒸汽碰撞时不会震动发出巨大的噪音，本实施例的蒸汽机宜频繁启动，在流量小转速低时也有很高的热效率。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本实施例的各种等价形式的修改均落入本发明所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种旋转活塞蒸汽机，其特征在于，包括圆筒形的缸套（41），在缸套（41）的外圆上设置了至少两组进汽口和排汽口，在缸套（41）的筒体内设有至少两组交叉的作渐息圆周运动的扇形活塞；

所述缸套（41）的两端分别与左缸套端盖（42）、右缸套端盖（28）固定连接；

所述缸套（41）的中心设置了空心主轴（24），在缸套（41）与空心主轴（24）之间设有位于缸套（41）两端的左旋转端盖（40）和右旋转端盖（31）；

所述左旋转端盖（40）的轴颈根部通过第一单向轴承（43）与左缸套端盖（42）的内孔连接，左旋转端盖（40）的大圆周上开设有环形槽，左旋转端盖密封环（8）安装在环形槽内并与缸套（41）的内壁固定连接，左旋转端盖密封环（8）的侧面与对应的环形槽侧面滑动连接；

所述右旋转端盖（31）的轴颈台阶通过第三单向轴承（18）与右缸套端盖（28）的内孔连接，右旋转端盖（31）的大圆周上开设有环形槽，右旋转端盖密封环（30）安装在环形槽内并与缸套（41）的内壁固定连接，右旋转端盖密封环（30）的侧面与对应的环形槽侧面滑动连接；

每组扇形活塞包括两个活塞，其中一个活塞的内圆弧和外圆弧上均开有窄槽，内圆弧的窄槽内安装有第一密封条弹簧垫（12）和第一密封条（11），该第一密封条（11）与空心主轴（24）的外圆孤滑动连接；外圆弧上的窄槽内安装有第二密封条弹簧垫（14）和第二密封条（13），该第二密封条（13）安装在窄槽内与缸套（41）的内壁滑动连接；另一个活塞的内圆弧分别与空心主轴（24）的外圆部分对称的固定连接形成一个整体，该另一个活塞的外圆弧上开有窄槽，第三密封条弹簧垫（35）和第三密封条（34）安装在窄槽内，该第三密封条（34）与缸套（41）的内壁滑动连接；

每组的两个活塞中的一个活塞的两个端面分别与左旋转端盖（40）、右旋转端盖（31）固定连接形成一个总体，另一个活塞的两端通过左端楔形密封条（39）和右端楔形密封条（32）分别与左旋转端盖（40）、右旋转端盖（31）的端面滑动连接；

所述缸套（41）的筒体内设有两组扇形活塞，分别为第一活塞（15）、第二活塞（16）、第三活塞（36）和第四活塞（37）；

所述第一活塞（15）、第二活塞（16）的两个端面分别与左旋转端盖（40）、右旋转端盖（31）固定连接形成一个总体；

在缸套（41）的外圆周上对称的设置有第一进汽口（49）、第二进汽口（50）、第一排汽口（51）和第二排汽口（52）；

所述第三活塞（36）、第四活塞（37）的凸面刚转到第一进汽口（49）、第二进汽口（50）的边沿时，第一活塞（15）、第二活塞（16）的凹面已转过第一进汽口（49）、第二进汽口（50）；在每组活塞的凹面上方对应进汽口的位置均开有与对应进汽口对径等宽的挡汽缺口，在每一组活塞的外圆弧上对应进汽口的位置均开有与对应进汽口对径等宽的挡汽槽；

当蒸汽沿切线方向从第一进汽口（49）、第二进汽口（50）喷入，汽流与第一活塞（15）、第二活塞（16）上的挡汽槽和挡汽缺口发生碰撞时产生的推力使得第一活塞（15）、第二活塞（16）朝着逆时针方向飞速旋转，此时在第一活塞（15）和第三活塞（36）之间、第二活塞（16）和第四活塞（37）之间组成了一个容积可变化的密封空间；

当高压蒸汽不断的从第一进汽口（49）、第二进汽口（50）喷入时，此密封空间的压力推动着第一活塞（15）、第二活塞（16）不停的朝逆时针方向旋转；

在第一活塞（15）、第二活塞（16）作逆时针方向旋转时，第一活塞（15）与第四活塞（37）之间的废汽从第一排汽口（51）排出，第二活塞（16）与第三活塞（36）之间的废汽从第二排汽口（52）排出；

所述第一活塞（15）、第二活塞（16）继续作逆时针方向旋转，当第一活塞（15）、第二活塞（16）的凸面与第三活塞（36）、第四活塞（37）的凹面贴紧时，它们之间的废汽已全部排尽，第一排汽口（51）、第二排汽口（52）均已关闭，此时第一活塞（15）和第三活塞（36）组成的密封空间和第二活塞（16）和第四活塞（37）组成的密封空间的压强相等，即第一活塞（15）、第二活塞（16）的凹面受到的推力与第三活塞（36）、第四活塞（37）凸面受到的阻力相等，此时第一活塞（15）、第二活塞（16）只能靠左旋转端盖（40）、右旋转端盖（31）储存的旋转惯性力和从第一进汽口（49）、第二进汽口（50）喷入的蒸汽与第一活塞（15）、第二活塞（16）的凹面碰撞时所产生的推力继续作逆时针方向旋转，并分别推动第三活塞（36）、第四活塞（37）同步旋转。

2.根据权利要求1所述的旋转活塞蒸汽机，其特征在于，所述空心主轴（24）的左、右端台阶上均开设有环形槽，该环形槽内安装有第一空心主轴密封环（9）和第二空心主轴密封环（29），该第一空心主轴密封环（9）和第二空心主轴密封环（29）分别与左旋转端盖（40）、右旋转端盖（31）的内孔对应固定连接，第一空心主轴密封环（9）和第二空心主轴密封环（29）的侧面分别与对应的环形槽侧面滑动连接。

3.根据权利要求1所述的旋转活塞蒸汽机，其特征在于，所述空心主轴（24）的左、右端中间台阶部分分别安装有第一滚针轴承（19）和第二滚针轴承（46），该第一滚针轴承（19）和第二滚针轴承（46）分别与左旋转端盖（40）、右旋转端盖（31）的内孔对应连接，皮带轮（47）的右端内孔通过第二单向轴承（45）与左旋转端盖（40）的左端台阶连接；

所述第一单向轴承（43）和第二单向轴承（45）之间安装有轴承衬套（48），皮带轮（47）最右端内孔与左缸套端盖（42）的台阶滑动连接，皮带轮（47）最左端固定安装有皮带轮盖板（2）和密封垫（3）。

4.根据权利要求1所述的旋转活塞蒸汽机，其特征在于，所述空心主轴（24）的右端轴颈中部安装有第五单向轴承（20），该第五单向轴承（20）与右缸套端盖（28）的内孔连接，空心主轴（24）的最右端轴颈与飞轮（27）内孔固定连接，飞轮（27）左端台阶与右缸套端盖（28）的右端内孔滑动连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的旋转活塞蒸汽机，其特征在于，所述第三活塞（36）、第四活塞（37）的两个端面均开有斜槽，斜槽内对应安装有右端楔形密封条弹簧垫（33）、左端楔形密封条弹簧垫（38）和左端楔形密封条（39）、右端楔形密封条（32）。

6.根据权利要求1所述的旋转活塞蒸汽机，其特征在于，所述第一活塞（15）、第二活塞（16）、第三活塞（36）、第四活塞（37）内部和空心主轴（24）上面对应油孔的位置均开有油道。

7.根据权利要求6所述的旋转活塞蒸汽机，其特征在于，当第一活塞（15）、第二活塞（16）分别推动第三活塞（36）、第四活塞（37）逆时针方向旋转至第三活塞（36）、第四活塞（37）刚把第一进汽口（49）、第二进汽口（50）关闭时，此时从第一进汽口（49）、第二进汽口（50）射入的蒸汽沿切线方向喷射到第三活塞（36）、第四活塞（37）的挡汽槽上，推动第三活塞（36）、第四活塞（37）快速的逆时针方向旋转；此时第三活塞（36）的凹面与第二活塞（16）的凸面之间、以及第四活塞（37）的凹面与第一活塞（15）的凸面之间形成了一个密封空间；第三活塞（36）、第四活塞（37）逆时针方向旋转时，就使得这个密封空间产生了真空，在负压的作用下第一活塞（15）、第二活塞（16）分别贴着第三活塞（36）、第四活塞（37）同步逆时针方向旋转。

8.根据权利要求1所述的旋转活塞蒸汽机，其特征在于，第一活塞（15）、第二活塞（16）的凸面分别转到第一进汽口（49）、第二进汽口（50）的边沿，高压蒸汽沿切线方向从第一进汽口（49）、第二进汽口（50）直接喷射到第三活塞（36）、第四活塞（37）的挡汽缺口上，使第三活塞（36）、第四活塞（37）加速逆时针方向旋转；

所述第三活塞（36）、第四活塞（37）继续朝着逆时针方向旋转，当其凸面与第一活塞（15）、第二活塞（16）对应的凹面贴紧时，第三活塞（36）、第四活塞（37）只能靠飞轮（27）的旋转惯性力和从第一进汽口（49）、第二进汽口（50）喷入的蒸汽与第三活塞（36）、第四活塞（37）的凹面碰撞时所产生的推力继续旋转，并推动第一活塞（15）、第二活塞（16）朝逆时针方向同步旋转。