CN1594839A

CN1594839A - 旋转活塞机械

Info

Publication number: CN1594839A
Application number: CN 200410023372
Authority: CN
Inventors: 贺坤山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: CN1324220C

Abstract

一种旋转活塞机械。含有缸体1转子2叶片3，缸体内壁面是直径大于转子直径而不同心的圆柱面，相应结构能保证转子带动均布装设其中的N个叶片，以缸壁圆心为心作紧贴缸壁面的旋转运动。本发明可应用于转子发动机或流体泵，实现相应的工作要求。该机不仅结构简单，制作方便。且具有排量大或压缩比高的特点。运转中叶片工作平稳，不易对缸壁面发生啃咬。和能适应两叶片、三叶片等多叶片工作循环的要求。

Description

旋转活塞机械

所属技术领域：本发明是一种可应用于发动机和流体泵的旋转活塞机械，应将涉及国际专利分类F01C1/344和F04C2/344等相关部组。

背景技术：发动机和泵是工作原理与基本结构可极其相似、而功用又明显区别的两类不同产品。如变容式的发动机或泵，相应都有往复活塞式、旋转或摆动活塞式和其它形式。按国际专利分类表中的相关附注：旋转活塞式的发动机、泵或机械是指流体接触传动元件在其中绕固定轴旋转或绕沿圆形或近似于圆形轨迹运动的轴旋转的变容式发动机、泵或机械。它们各自也都有相应的现有技术。由于旋转活塞式发动机的工作循环过程：吸气-变容式压缩-变容式膨胀-排气较相应形式泵的变容式的吸排过程相对要复杂，必须还具有燃气燃烧膨胀作功的过程。因而一般说来，俗称转子发动机的旋转活塞式发动机的相应简化，就可以作相应形式的流体泵使用；但反过来则不一定具有可逆性。因此就背景技术而言，只要相对现有转子发动机具有专利性的发明，由其基本结构相应简化而成的流体泵也必然具有专利性。本发明人拥有的、2003年5月14日授权公告的、专利号为ZL00126651.9专利，就是一种与本发明密切相关的背景技术。它是缸体内壁面为大小两相交圆弧构成的双圆弧曲线型面的转子发动机。经过相应的样机试运转和进一步的分析研究表明：该机工作过程中，在满足发动机气密性要求，以保证建立所要求的工作压力上，其基本结构还存在两个相对的不足。一、双圆弧构成的气缸内壁型面，其工作过程中，转子与叶片分别以此两相交圆弧中心为旋转中心，作不同心的旋转运动。转动中，叶片转子间作适应运转所需的相对运动，叶片顶面自始至终在大圆弧所构成的圆周面上运动。当叶片处于大圆弧区段，叶片的顶面始终与缸壁的大圆弧柱面接触，从而可保证相邻两叶片和缸壁所围成的工作室相应的气密性要求。当有叶片处于小圆弧区段，其顶面相对小圆弧柱缸壁面是内缩而不接触的。工作室的气密性只有借助转子与缸体内壁面的贴合而实现，效果不佳。因而双圆弧型线气缸壁面难以保证整个工作循环中相应的气密性要求。二、为满足转子带动装设其中的叶片作同转数但不同心的旋转运动要求，采用叶片以其叶身嵌装到转子上相应的梯形槽道中，再自叶身端侧伸出安装座孔安装到缸体或缸盖上相应的与转子中心偏置的安装轴座上。这种结构虽然在转子叶片作不同心旋转时，能适应运转中叶片转子间所需的相对运动，但结构本身相对复杂、更需设置弹性封气件9来保证相应的密封。其密封结构由于密封面和施加的密封力较小，密封效果也不佳，因而转子发动机的气密性又大受影响。

发明目的：提供一种既能满足本发明人原00126651.9号发明专利任务，但结构上相应简化却仍能满足叶片转子分别绕固定中心作不同心旋转时的相对运动要求、又消除了上述缺陷、并可供转子发动机或流体泵使用的旋转活塞机械。

发明创造的技术方案：旋转活塞机械含有缸体1，转子2，叶片3，缸体侧盖4，缸体上适当位置处分别设有供工作流体进入、排出缸体内腔的装置5、6，和主轴7；转子2装于主轴7上，由圆弧型线构成其内壁面的缸体1和侧盖4合成的定子，将转子及均布装设于转子槽道中、具有相应直径圆弧顶面的N个叶片包围其中；转子、叶片分别固定的旋转中心偏置；转子带动叶片作同转数但不同心的旋转运动，叶片转子定子间具有能满足它们间所要求的相对运动和保证所需密封的相应联结结构；其特征是：缸体内壁型面是与叶片旋转中心同心、直径与叶片弧顶面直径相等的圆柱面。

有益效果：本发明应用于转子发动机，其叶片的顶面仍然保持贴合在缸体内壁圆周面上作圆周运动，叶片运转平稳、不会对缸壁发生啃咬。既保留了原00126651.9号专利的有益效果，又克服了它的弊端。由于缸内壁型面由两相交圆弧柱面改进为单一圆柱面，结构简单、工艺性好是本发明的最大优特点。用作发动机，其压缩比高；用作泵则排量大。此外本发明的单圆型线与两半径不等的相交双圆弧型线或三角活塞转子机的双弧圆外旋轮型线相比较，不仅结构大为简化，且不象它们相应只宜安排两个叶片或三个刮片，只要在进排气门设计上能相应精心合理布局，不仅可设置2个叶片，也不难设置3个乃至4个叶片都能较好满足发动机工作循环中吸气-压缩-膨胀-排气过程、对气缸容积应渐次递升或递降的变化要求。将其使用于流体泵时则对叶片个数的限制会更小。

附图说明：图1、本发明应用于三叶片转子发动机实施例的取去缸体右盖4及其右部部件后的轴向视图。图2转子发动机A-A剖视图。图3、图4、图5、本发明相应实施例转子、叶片、定子间联接结构及运转过程示意图。图中：1缸体，2转子，3叶片，4缸体侧盖，5、6工作流体进入、排出装置，7主轴，8转接安装套，9铰联用销轴。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1、2所示是本发明应用于三叶片转子发动机的一实施例。现就其工作循环简要说明如下：A叶片的初始位置位于转子中心和缸内壁圆心的连心线上近转子中心的一侧，均布装设于转子相应槽道中的A、B、C三叶片，分别处于初始的相应位置。按旋转方向相邻两叶片形成的工作室对应称之为AB、BC、CA工作室。以序号0表示A叶片处于初始位置的时序，在A叶片旋转两周完成一工作循环又回到0位的过程中，分别以1至11表示A叶片每旋转60°相应的位置时序，则AB、BC、CA三工作室完成吸气-压缩-膨胀-排气工作循环的状况可大致表示如下：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0

位置 60° 120° 180° 240° 300° 360° 420° 480° 540° 600° 660° 720°

AB室吸吸压压压胀胀胀排排排排

BC室压压压胀胀胀排排排排吸吸

CA室胀排排排排吸吸压压压胀胀

由上述排列情况可见，对于应用本发明的三叶片转子发动机，在叶片跟随转子旋转两周完成工作循环过程中，相邻接的压缩膨胀、排气吸气过程各占据了360°的范围。因此该转子发动机，可按2∶1的转速比采用旋转式气门并方便地实现进排气门位置的相应安排。

本发明的旋转活塞机械可将叶片从高度上按其功用分成实现变容工作循环的上部叶冠和实现联结的下部叶身两部分。叶冠部是顶面为与缸壁内径相应的圆弧面、其纵(轴)向长度、横(周)向宽度应与相关尺寸相应，径向高度等于缸体内径与转子外径之差的长方体形状；高度适当、工作中始终位于转子内部的下部叶身：可以是相对叶冠部不能产生相对运动的固定叶身，相应构成整体式叶片；也可以含有相对叶冠可相对运动的叶身，相应构成组合式叶片。

图1、图3所示是针对整体式叶片，实现本发明叶片、转子、定子间所要求的相对运动和相应密封，其联结结构的实施例。

以图1所示结构为例说明如下：整体式叶片是叶冠部整体向下的适度延伸；一圆柱体状转接安装套8，其直径适度大于叶片高度、长度与转子厚度相应，圆周上制有宽度等于叶片周向宽度、深度等于叶片高度、轴向贯穿的方形槽口；圆柱体状转接安装套8卧置地装设于转子顶部恰当位置的相应槽孔中。叶片可自转子顶部以叶身插入转接安装套8的相应槽口中完成与转子的联结，装有叶片的转子通过主轴实现叶片、转子、定子间的联结安装。当转子通过转接安装套8带动叶片作不同心的旋转时，叶片反过来会推动、并被转接安装套偕同绕其中心相对转子作适度转动的同时，叶片又可通过转接安装套实现相对转子的适度滑移，以适应这种不同心运转复杂运动的需要，从而保证动态中的叶片始终指向其旋转中心。叶片-转子-定子的联结面间设置有相应的密封结构，以保证叶片前后两工作室间的气密性要求。

图3所示结构实质是图1结构的变形：当圆柱体状转接安装套8的直径小于叶片高度，其圆周上的方形槽口穿透转接套8，则整体的圆柱体状转接安装套被一分为二、成为分设于叶片两侧、相对叶片可相应摆动的两月牙状块件。转子上装设叶片处其顶部制有卧置的相应圆柱孔，圆柱孔下方还制有深度和叶片高度适配、外形尺寸适应运转要求的梯形槽口；结构则相应从整体转动件结构变形为两侧摆动件结构。

图4、图5所示是针对组合式叶片，实现本发明叶片、转子、定子间所要求的相对运动和相应密封，其联结结构的实施例。

图4所示结构：组合式叶片含有相对叶冠可适度转动的叶身。周向宽度适度大于叶冠宽度、长度等于转子厚度、并与叶冠设有相应可转动配合面的叶身，借助叶冠两端或中部位置处下延部分(相当部分固定叶身)与可转动叶身间的相应结构，于其转动中心位置处用销轴9实现与叶冠的铰联；转子上叶片联结处开有宽度等于叶身宽度、深度等于叶片高度的纵向贯穿的方形槽口。完成自身联接的组合式叶片可自转子顶部插入转子上的方槽中完成与转子的联结，装有叶片的转子通过主轴实现叶片、转子、定子间的联结安装。在转子通过槽口推动叶片作不同心旋转运动过程中的各个瞬态，相应联结结构能适时完成叶片转子间不同心运转所需的适度摆转和滑移。从而保证动态中的叶片始终指向其旋转中心。叶片-转子-定子的联结面间设置有相应的密封结构，以保证叶片前后两工作室间的气密性要求。

图5所示结构：组合式叶片含有相对叶冠可适度摆动的叶身。宽度适度大于叶冠宽度、长度等于转子厚度、并与叶冠设有相应可摆动配合面的叶身，借助叶冠叶身间的相应结构在位于叶冠部的摆动中心处用销轴9与叶冠实现铰联；转子上叶片联结处开有宽度等于叶身宽度、深度等于叶片高度的纵向贯穿的方形槽口。完成自身联接的组合式叶片可自转子顶部插入转子上的方槽中完成与转子的联结，装有叶片的转子通过主轴实现叶片、转子、定子间的联结安装。在转子通过槽口推动叶片作不同心旋转运动过程中的各个瞬态，联结结构都能适时完成叶片转子间不同心运转所需的适度摆转和滑移。从而保证动态中的叶片始终指向其旋转中心。叶片-转子-定子的联结面间设置有相应的密封结构，以保证叶片前后两工作室间的气密性要求。

Claims

1、一种旋转活塞机械，含有缸体(1)、转子(2)、叶片(3)、缸体侧盖(4)、缸体上适当位置处分别设有供工作流体进入、排出缸体内腔的装置(5、6)，和主轴(7)；转子(2)装于主轴(7)上，由圆弧型线构成其内壁面的缸体(1)和侧盖(4)合成的定子将转子及均布装设于转子槽道中、具有相应直径圆弧顶面的N个叶片包围其中；转子、叶片的固定旋转中心偏置；转子带动叶片作同转数但不同心的旋转运动，叶片转子定子间具有能满足它们间所要求的相对运动和保证所需密封的相应联结结构；其特征是：缸体内壁型面是与叶片旋转中心同心、直径与叶片弧顶面直径相等的圆柱面。

2、按权利要求1所述的旋转活塞机械，其特征是叶片是其纵向长度、周向宽度与相关尺寸相应，高度适当但顶面为相应直径圆弧面的长方体状整体式叶片；一圆柱体状转接安装套(8)的直径略大于叶片高度、长度与转子厚度相应，圆周上制有—宽度等于叶片周向宽度、深度等于叶片高度、轴向贯穿的方形槽口；圆柱体状转接安装套(8)卧置地装设于转子顶部恰当位置的相应槽孔中；叶片-转子-定子的联结面间设置有相应的密封结构。

3、按权利要求1所述的旋转活塞机械，其特征是叶片是其纵向长度、周向宽度与相关尺寸相应，高度适当但顶面为相应直径圆弧面的长方体状整体式叶片；叶片两侧各有一月牙状摆动块，卧置地装设于转子顶部恰当位置的相应槽孔中；转子上圆柱孔下方还制有深度和叶片高度适配、外形尺寸适应运转要求的梯形槽口；叶片-转子-定子的联结面间设置有相应的密封结构。

4、按权利要求1所述的旋转活塞机械，其特征是叶片为组合式叶片，周向宽度适度大于叶冠宽度、长度等于转子厚度、并与叶冠设有相应可转动配合面的叶身，借助与叶冠间的相应结构，于其转动中心位置处用销轴(9)实现与叶冠的铰联；转子上叶片联结处开有宽度等于叶身宽度、深度等于叶片高度、纵向贯穿的方形槽口；叶片-转子-定子的联结面间设置有相应的密封结构。

5、按权利要求1所述的旋转活塞机械，其特征是叶片为组合式叶片，周向宽度适度大于叶冠宽度、长度等于转子厚度、并与叶冠设有相应可摆动配合面的叶身，借助与叶冠间的相应结构，在位于叶冠部的摆动中心处用销轴(9)实现与叶冠的铰联；转子上叶片联结处开有宽度等于叶身宽度、深度等于叶片高度、纵向贯穿的方形槽口；叶片-转子-定子的联结面间设置有相应的密封结构。