CN206054028U - 一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，至少由侧壳、油底壳、机油滤清器、计量式机油泵、机油喷孔、机油喷嘴、轴向机油室、径向密封条、径向弹簧、角密封条及顶端密封槽组成；径向密封条至少包括中空的密封块、顶端的滑槽及滑槽中的滚柱；转子转动时，径向密封条在离心力、径向弹簧的弹力及燃气压力的共同作用下被挤向气缸型面，实现腔体间的分隔密封；同时计量式机油泵将机油从发动机侧壳上的机油喷孔喷入轴向机油室，轴向机油室中的机油在离心力的作用下沿径向密封条底端的孔道进入径向密封条顶端的滑槽中，随着滚柱在滑槽中的滚动，机油源源不断从滑槽中流出铺展在滚柱及与滚柱接触的气缸型面上，形成连续均匀的润滑油膜。

Description

一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，涉及汪克尔发动机，具体涉及一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置。

背景技术

转子发动机（Rotary Engine）是由德国人菲加士·汪克尔（Felix Wankel，1902-1988）所发明，故又称汪克尔发动机(Wankel Engine)。汪克尔发动机采用三角转子旋转运动来完成吸气、压缩、做功、排气冲程，与传统的往复活塞式发动机的直线运动迥然不同。汪克尔发动机的转子每旋转一圈就膨胀作功三次，而一般的四冲程发动机每旋转两圈才作功一次，故汪克尔发动机具有很高的功率容积比。另外，汪克尔发动机独特的轴向运动性质使它不需要精密的曲轴平衡就能达到很高的转速。整个发动机只有两个转动部件，省掉了一般四冲程发动机的进、排气活门、气门弹簧、凸轮轴等二十多个活动部件，发动机结构大大简化，发生故障的可能性也大大减小。除此之外，汪克尔发动机亦具有体积较小、重量轻、低重心、震动小等优点。

虽然汪克尔发动机具有传统往复式活塞发动机所不具有的突出优点，但也存在着油耗高，尾气排放多,低速下扭矩偏小等缺陷。汪克尔发动机存在的另一个明显的问题是发动机的大修周期过短，一般的汪克尔发动机运转数万多公里就需大修一次，很少有超过十万公里的,这主要是由于三角转子发动机缸体内相邻腔体空间只依靠一块径向密封条分隔，该径向密封条随转子高速旋转而沿气缸型面高速滑动且与气缸型面始终为线接触，密封片磨损很快，导致三个腔体不能完全隔开，产生漏气现象，使燃烧效率急剧降低，同时气缸型面在与径向密封条的长期摩擦中出现划痕，使得径向密封条与气缸型面之间的密封进一步恶化。日本马自达公司自获得汪克尔发动机的专利授权后，对该发动机进行了数十年的持续改进与完善，尤其在径向密封条的材质、表面处理、形状、尺寸等方面做了大量的优化工作，使汪克尔发动机的性能及寿命均有长足的进步，然而，径向密封条与气缸型面之间的润滑问题始终没有解决，目前的润滑方式是采用专门的润滑油计量泵将润滑油喷到气缸型面上进行润滑，这种润滑方式喷入的润滑油除少部分在型面上形成油膜外，大部分雾状的润滑油随燃油一起燃烧或燃烧未尽即随尾气排放了，而且因径向密封条沿一个方向运动，气缸型面上的润滑油膜也很容易被密封条刮落，这也是为什么汪克尔发动机特别耗润滑油的原因。另外,试验表明一旦滑动面缺少润滑油膜，径向密封条很容易发生径向窜动及共振，使得径向密封条磨损加剧，密封恶化，另外过多润滑油的燃烧，必然产生燃烧不彻底、积炭等严重问题，容易使发动机的尾气排放超标；可见，径向密封条与气缸型面的接触面的润滑状况，不仅直接关系到发动机的寿命，也与发动机的效率、尾气排放等有很大的关系。

针对以上传统的汪克尔发动机的缺陷，本实用新型开发了一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，该装置将滑动摩擦的片式径向密封条改为滚动摩擦的滚柱式径向密封条，同时引入机油至径向密封条中，可在径向密封条与气缸型面的接触面上持续形成润滑油膜，从而大大减少径向密封条的磨损及其对气缸型面的划伤，从而大幅增加汪克尔发动机的使用寿命，同时该装置能大幅减少润滑油的使用量，减少尾气排放，提高发动机的热效率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，在该装置中，用滚柱式密封条代替传统片式密封条，同时将机油引入滚柱式密封条内，可大大降低密封条自身的损耗及对发动机腔体的磨损，可减少漏气的发生并大大延长汪克尔发动机的使用寿命。

一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，至少由侧壳、油底壳、机油滤清器、计量式机油泵、机油喷孔、机油喷嘴、轴向机油室、径向密封条、径向弹簧、角密封条及顶端密封槽组成，其特征在于：径向密封条至少包括中空的密封块、密封块顶端的滑槽及滑槽中的滚柱；轴向机油室处在顶端密封槽正下方的转子上，顶端密封槽通过底部的槽孔与轴向机油室连在一起，径向密封条底端穿过槽孔插入轴向机油室中；转子旋转时，径向密封条在离心力、弹簧的弹力及燃气压力的共同作用下被挤向气缸型面，实现腔体间的分隔密封；同时计量式机油泵将机油从发动机侧壳上的机油喷孔喷入轴向机油室，轴向机油室中的机油在离心力的作用下沿径向密封条底端的孔道进入径向密封条顶端的滑槽中，随着滚柱在滑槽中的滚动，机油源源不断从滑槽中流出，铺展在滚柱及与滚柱接触的气缸型面上，形成连续均匀的润滑油膜。

所述的机油喷孔开在气缸型面凸线附近的发动机侧壳上，转子转动时，轴向机油室的轴心线可对准机油喷孔中心。

所述的轴向机油室为近圆筒形，其对着机油喷孔一侧的端口为喇叭形或近似喇叭形，端口处装有密封垫片及弹簧。

所述的径向密封条两侧有向外凸出的支撑块，支撑块左右对称，截面形状为矩形或梯型。

所述的径向密封条下端外表面上有凹槽，凹槽上装有密封环。

所述的径向密封条顶端的滑槽由径向的两条边与切向的两条边围成，滚柱与四个边为线接触。

进一步地，所述的滑槽的切向边开有孔洞。

所述的滚柱为圆柱形，滚柱的直径小于径向密封条的厚度。

所述的顶端密封槽侧壁有对称凹槽，凹槽的形状为矩形或梯形。

所述的径向弹簧安装在顶端密封槽侧壁的凹槽中，径向密封条的支撑块置于径向弹簧上。

本实用新型的有益效果在于：1，以滚柱式径向密封条代替传统片式径向密封条，将径向密封条的滑动摩擦改为滚动摩擦，显著减少径向密封条及气缸型面的磨损；2，径向密封条滚动时将润滑油从油槽中带到滑动面，形成厚薄均匀的油膜，防止径向密封条干磨，大幅延长径向密封条的使用寿命，同时减少径向密封条的窜动及共振，显著减少漏气；3，气缸型面可用光滑面代替储存润滑油的多孔表面，减少刚体型面表面处理的难度，降低发动机加工成本；4，可允许使用较厚的径向密封条，杜绝因径向密封条过薄强度下降导致的突然断裂事故；5，大幅降低润滑油的使用量，减少积炭发生，降低废气排放；6，提高发动机的热效率，降低油耗；7，可进一步增加发动机的缸压，提高压缩比，满足柴油的压燃需求。

附图说明

图1是带轴向机油室的汪克尔发动机内部结构示意图。

图2是带机油喷孔的汪克尔发动机局部剖面图。

图3是带滚柱式径向密封条的转子示意图。

图4是径向密封条的结构放大图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细描述。

如图1-4所示，一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，至少由侧壳1、油底壳2、机油滤清器3、计量式机油泵4、机油喷嘴5、机油喷孔6、轴向机油室7、径向密封条8、径向弹簧9、角密封条10及顶端密封槽11组成。

油底壳2的出口连在机油滤清器3的进口，机油滤清器3的出口连在计量式机油泵4的进口上，计量式机油泵4的出口通过管道与机油喷嘴5相连，机油喷嘴5装在机油喷孔6上，机油喷孔6开在气缸型面凸线附近的发动机侧壳1上；轴向机油室7处在顶端密封槽11正下方的转子上，转子转动时，轴向机油室7的轴心线可对准机油喷孔6的中心；轴向机油室7为近圆筒形，其对着机油喷孔6一侧的端口为喇叭形或近似喇叭形，端口处装有密封垫片71及弹簧72；轴向机油室7穿过顶端密封槽11底部的槽孔与顶端密封槽11连在一起；径向密封条8至少包括中空的密封块81、顶端的滑槽82及滑槽中的滚柱83；径向密封条8的底端穿过顶端密封槽11的槽孔插入轴向机油室7中；径向密封条8的两侧加工凸出的支撑块84，支撑块84左右对称，截面形状为矩形或梯型；径向密封条8的下端外表面上加工凹槽85，凹槽85上装密封环86；径向密封条8顶端的滑槽82由两条径向边与两条切向边围成，滑槽82的切向边开有孔洞；滚柱83与四个边为线接触；滚柱83为圆柱形，滚柱83的直径小于径向密封条8的厚度；顶端密封槽11侧壁有对称凹槽1101，凹槽1101的形状为矩形或梯形；径向弹簧9安装在凹槽1101中，径向密封条8的支撑块84置于径向弹簧9上。

发动机工作时，随转子的转动，径向密封条8在离心力、径向弹簧9的弹力及燃气压力的共同作用下被挤向气缸型面，实现腔体间的分隔密封；同时，油底壳2中的机油，经机油滤清器3过滤后被计量式机油泵4吸入并加压后送至机油喷嘴5，根据转子转速，以不同的流量从机油喷孔6喷入轴向机油室7，轴向机油室7中的机油在离心力的作用下沿径向密封条8底端的孔道进入顶端的滑槽82中，随着滚柱83在滑槽82中的滚动，机油源源不断从滑槽82中流出，铺展在滚柱83及与滚柱83接触的气缸型面上，形成连续均匀的润滑油膜。

以上实施例只是优选的实施方式之一，是为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型，不可理解为对本实用新型权利保护范围的限定，相反，对于本领域的普通科研人员而言，凡利用本实用新型进行的任何非实质性的改动或调整，均应落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，至少由侧壳、油底壳、机油滤清器、计量式机油泵、机油喷孔、机油喷嘴、轴向机油室、径向密封条、径向弹簧、角密封条及顶端密封槽组成，其特征在于：径向密封条至少包括中空的密封块、顶端的滑槽及滑槽中的滚柱；轴向机油室处在顶端密封槽正下方的转子上，顶端密封槽通过底部的槽孔与轴向机油室连在一起，径向密封条底端穿过槽孔插入轴向机油室中；转子旋转时，径向密封条在离心力、弹簧的弹力及燃气压力的共同作用下被挤向气缸型面，实现腔体间的分隔密封；同时计量式机油泵将机油从发动机侧壳上的机油喷孔喷入轴向机油室，轴向机油室中的机油在离心力的作用下沿径向密封条底端的孔道进入径向密封条顶端的滑槽中，随着滚柱在滑槽中的滚动，机油源源不断从滑槽中流出，铺展在滚柱及与滚柱接触的气缸型面上，形成连续均匀的润滑油膜。

2.按照权利要求1所述的一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，其特征在于：所述的机油喷孔开在气缸型面凸线附近的发动机侧壳上，转子转动时，轴向机油室的轴心线可对准机油喷孔中心。

3.按照权利要求1所述的一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，其特征在于：所述的轴向机油室为近圆筒形，其对着机油喷孔一侧的端口为喇叭形或近似喇叭形，端口处装有密封垫片及弹簧。

4.按照权利要求1所述的一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，其特征在于：所述的径向密封条上的两侧有向外凸出的支撑块，支撑块左右对称，截面形状为矩形或梯型。

5.按照权利要求1所述的一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，其特征在于：所述的径向密封条下端外表面上开有凹槽，凹槽上装有密封环。

6.按照权利要求1所述的一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，其特征在于：所述的滑槽由径向的两条边与切向的两条边围成，滚柱与四个边的接触为线接触。

7.按照权利要求6所述的一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，其特征在于：所述的滑槽的切向边开有孔洞。

8.按照权利要求1所述的一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，其特征在于：所述的滚柱为圆柱形，滚柱的直径小于径向密封条的厚度。

9.按照权利要求1所述的一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，其特征在于：所述的顶端密封槽侧壁有对称凹槽，凹槽的形状为矩形或梯形。

10.按照权利要求1所述的一种汪克尔发动机的径向密封及润滑装置，其特征在于：所述的径向弹簧安装在顶端密封槽侧壁的凹槽中，径向密封条的支撑块置于径向弹簧上。