TWI600827B - 回轉引擎之改良結構 - Google Patents

Description

回轉引擎之改良結構

本發明是一種原動力機械應用於轉動機械、車輛、飛機、輪船、發電機的引擎技術，尤指利用同圓心設置的汽輪與滑塊，經進氣、壓縮、爆炸與排氣同步進行，出力平穩、加速性能佳、振動小、體積小、缸體且能因應熱脹冷縮自動調整適宜，因此有利回收廢氣熱以提高進氣溫度約達200℃，高溫空氣不含燃料不會產生爆炸，燃料則採用高壓直接喷缸方式實施，由於連續燃燒累積高溫可達500℃以上，遇此溫度多數燃料均會產生自燃引爆，以此推理不須要壓縮比無礙，引擎製造精密度要求亦可相對的降低而且容易。

徳國工程師萬克爾於西元1957年完成首部回轉引擎，排氣量125立方公分，可產生28.6匹馬力，是以三角形活塞在汽缸內沿橢圓形運轉，由於高速偏心產生衝擊，一年後電腦製曲線內缸受損無法克服告終，本案發明人依水車原理，改用燃燒產生爆炸力推葉片轉動，但發現兩葉片間固定空間無法產生推力，因此改用活動板取代完成運轉，推力之轉動原理很簡單，類似傳統汽缸或是槍炮子彈都是同樣，在一定空間中引爆，只要有一端可活動伸縮另一端牆固定不動就可實現，炮是推子彈，本發明引擎則推活動板有同樣效果，在常態下瓦斯、汽油均能以火星塞點燃尤其混合氣流動時機率更高，至於產生推力之大小、反應速度快慢、爆炸聲之大小與混合氣之壓力成正比，前案經考量後認為活動板支撐力不足有待加強，再者活動板日久耗損鬆動也會影響其與滑塊上 的U形溝槽銜接之精準度，雖然兩者間前端均有倒角能自動校正對位，但是滑塊本體因應熱脹冷縮無法固定於機架上，僅藉定位器控制位置可靠性存疑，更嚴重的事活動板與U形溝槽間高速磨擦，在高溫狀況下潤滑油揮發後易於造成空氣污染，設若再次提升燃燒溫度，雖然可達成完全燃燒，減少污染，但是無法獲得應有的潤滑效果，經過考量後，立下最佳方案：汽缸內尋求無磨擦就無須潤滑，但是兩物件相對運動必定會產生磨擦，依設計方法可將負荷重點線移至缸外遠離熱源實施潤滑，或以真空、材料斷熱、水冷、氣冷，降低潤滑油之溫度獲得效果，即使缸內小量需要改以固體碳材替代，產生如下述發明內容。

針對現有技術的不足，本發明的目的在於：提供一種回轉引擎的改良結構，以增進前案之實用性及穩定性；為實現上述目的，本發明採用的技術方案包括：一種回轉引擎的改良結構，其特徵在於：主要在一汽輪周圍至少設一組以上燃燒室，所述的燃燒室開口前端設有一活動板，可推轉90度起立突出汽輪外周緣，活動板兩側設有輪緣於汽輪上至少構成一組方形溝槽，所述汽輪上輪緣的外周緣至少配置一滑塊，滑塊內弧面兩側至少分別設有一凹槽，中間前端設有一方形柱體，方形柱體後方至末端呈開放式以與活動板及方形溝槽密合構成爆炸室，活動板起立時兩側與汽輪直徑似成一直線，汽輪上輪緣的外周緣至少設有二V形凹槽至少配置一滑塊，與滑塊內弧面相對應。

本發明所揭示之回轉引擎的改良結構，其特徵在於：一汽輪周圍至少設置一組以上燃燒室，所述的燃燒室開口前端設有一活動板，可推轉90度起立突出汽輪外周緣，活動板兩側設有輪緣於汽輪上，構成至少一組以上方形溝槽，所述汽輪上輪緣的外周緣至少配置一滑塊，滑塊內弧面前端設有一方形柱體，方形柱體後方至末端呈開放式以與活動板及方形溝槽密合構成爆炸室；其中所述兩輪緣的外周緣設有凹陷，以配置該滑塊，且在該輪緣的兩側至少設 有二V形凹槽，且該滑塊之兩側設有兩凹槽，令該兩V形凹槽分別與滑塊上之兩凹槽相對應，並分別崁入一氣壓環以保持密合。

本發明所揭示一種回轉引擎的改良結構，其特徵在於，至少包括：一機架，該機架一側設有一弧形殼體，其弧面前端設有一抵擋螺絲；一設在所述的機架內的汽輪，其中心貫穿設有一主軸，沿所述汽輪的外周緣設有至少一組燃燒室，在燃燒室開口前端設置一活動板，由一中心軸支撐裝置於汽輪上，所述活動板的兩側設有輪緣固定於汽輪上；以及一活動設在所述的弧形殼體內的滑塊，該滑塊是懸浮固定在所述汽輪上輪緣的外周緣，與汽輪上輪緣的外周緣相對應密合，以構成爆炸室；並於滑塊前方設置一齒輪，以配置該滑塊，導引活動板反轉至與汽輪外周緣持平；其中所述兩輪緣的外周緣設有凹陷，且在該輪緣的兩側至少設有二V形凹槽，且該滑塊之兩側設有兩凹槽，令該兩V形凹槽分別與滑塊上之兩凹槽相對應，並分別崁入一氣壓環以保持密合。

為實現上述目的，本發明採用的技術方案還包括：一種回轉引擎的改良結構，其特徵在於，至少包括：所述的機架一側設有一弧形殼體，其弧面前端設有一抵擋螺絲，其內側依照滑塊外圓配置兩支以上軋輪支撐滑塊，其末端設有一調壓螺絲，藉著彈簧壓力推滑塊經弧形導板轉向與汽輪上的輪緣密合：一設在再所述的機架內的汽輪，其中心貫穿設有一主軸，所述汽輪的中間至少設有一組燃燒室，在燃燒室開口前端設置一活動板，由一中心軸支撐裝置在汽輪上，所述活動板兩側與汽輪直徑似成一直線，活動板兩側分別串接一片輪緣固定於汽輪上，所述輪緣高度大於活動板，但是平行的兩輪緣內側寬度微小於活動板的寬度，所以兩輪緣內側與活動板相對應處，設有扇形凹穴，做為活動板兩側活動空間，並支撐活動板兩端承受爆炸時的威力，所述兩輪緣與汽輪構成方形溝槽，所述方形溝槽及活動板與滑塊內弧面構成爆炸室，爆炸時活動板推汽輪轉動；一活動設在所述的弧形殼體內的滑塊，是懸浮固定在所述的 汽輪上輪緣的外周緣，為使滑塊內弧面與汽輪上輪緣的外周緣形成氣密，所述滑塊的內弧面兩側至少分別設有一凹槽，兩凹槽平行且與汽輪上輪緣的外周緣V形凹槽相對應，兩接合面當中至少分別崁入一條以上氣壓環，所述氣壓環置入於滑塊內弧面凹槽，凹槽兩端封閉以防止氣體洩漏及氣壓環脫落，所述凹槽底部設有數個彈簧穴，放入小彈簧對氣壓環施壓，使與V形凹槽密合，可以較小壓力達成氣密效果同時保持滑塊之定位，為了使滑塊定位運轉更精準牢固可靠，最好的設置是在兩輪緣外周緣優先設立一凹陷讓滑塊套入，輔助定位，藉由彈簧壓力施力經弧形導板轉向滑塊，以獲得氣密、定位及因應熱脹冷縮自動調整之效果；通常高壓汽缸，由外部進行堵塞杜絕漏氣很難，只是一點就須一個面去壓它，損耗很大的磨擦阻力，本發明以一細小氣壓環崁入兩密合界面中，沒有壓力就沒有磨擦力損失，即使有也很小，加上潤滑油，加上爆炸力是向外推，滑塊幾乎沒壓力與阻力，彈簧僅用一點點；滑塊內弧面兩側凹槽中間的前端，設有一方形柱體，上方設有一進氣口，後方及末端為開放式中空體，用以回收方形溝槽中的廢熱提升新進空氣的溫度，所述方形柱體與方形溝槽中的活動板相對應，形成爆炸空間，所述的滑塊的外圓設有兩組以上弧形導板，藉著弧形殼體後方調整彈簧壓力，推滑塊沿弧形導板弧度轉向，以增加滑塊與輪緣間的壓力，反方向可降低壓力，所述進氣口是由外界提供壓縮空氣從滑塊末端進入，吸收熱量後充入燃燒室，啟動時低燃點燃料可先和空氣經壓縮升溫後注入，但是當感溫器到達某預設溫度時，會自動改由高壓喷缸直接噴入爆炸室，進氣口成為單純的進氣口，當活動板離開方形柱體時，前一次爆炸後所殘留的高壓、高溫氣體加上新喷入燃料必定立即回充進入燃燒室壓縮，形成更大的爆發力，因此方形溝槽中必須經常保持，至少一活動板起立且存在，以保留高壓、高溫氣體提供自體壓縮之用。一被動式齒輪固定設置於滑塊前端緣，與方形溝槽底部相對應，用以阻止氣體流失並導引活動板回復原位，方形溝槽底部與方形柱 體間保留最小的間隙，防止碰撞及磨擦，但是高壓空氣仍然會從餘隙逃脫，藉由方形溝槽底部齒牙溝空間吸收部分氣流並以齒輪直接抵擋以降低氣體外流；本發明把活動板與方形溝槽兩相對運動物體結合成一體，幾乎所有可能發生問題的問題都解除，美中不足，方形柱體與兩輪緣內側兩間隙氣密問題的排除，設計上：兩輪緣開口端微大於底部的斜面與方形柱體相對應，本案在此暫設碳板穴以碳板圍堵，待以後會有更佳設置，技術上較易克服。一組設置於兩輪緣外周緣上的凹陷中適合套入一滑塊，且分別設有一V形凹槽，以與滑塊內弧面兩側凹槽相對應，並分別崁入一氣壓環分別由彈簧穴中小彈簧施壓與V形凹槽密合，再由弧形殼體末端調壓螺絲及彈簧推滑塊向前移，經軋輪支撐及導引，依弧形導板角度大小改變彈簧小力矩成大力矩，同時轉向圓心施壓，滑塊獲得氣密度、定位、及因應熱脹冷縮，超壓時滑塊與輪緣貼緊，滑塊會依汽輪轉動方向被微量帶出，弧形導板與軋輪接觸點改變，角度變小，壓力也變小，自動調整。

其中：所述的爆炸室的兩端分別以不同元件所組成，一端固定不動設在滑塊內弧面前端，另一端由所述的活動板以所述的中心軸支撐，活動板兩側分別由兩輪緣內側扇形凹穴所支撐，活動板的寬度稍微大於兩輪緣所構成的方形溝槽寬度，活動板三邊獲得支撐，可承受較大的衝擊力，及較好的氣密度。

其中：活動板底部由中心軸支撐，同時兩側由輪緣內側扇形凹穴所挾持，如果上方強度不足，可以設計在一汽輪上同時連接設置多道方形溝槽，分別配置一組活動板以分擔承受壓力。

與現有的技術相比較，本發明具有的有益效果是：

1.本發明是把汽輪、滑塊、定位裝置三物件合併成一體，活動板與方形溝槽成一體，此後缸內不會產生磨擦損耗，減少潤滑油，可防止空氣污染發生，滑塊定位精準可靠，可視同一體，降低故障率，增進實用性。

2.以前採用的氣密方式，是由外界施壓磨擦力大，消耗浪費動力大，本發明使用崁入式，壓力小、磨擦力小、動力損失小；以前採用的定位裝置，是有方形套筒、方形條、彈簧等距離長，間接施壓精確度差，本發明直接施壓力於滑塊，距離短，內、外均有輔助導引，精準無比；至於因應熱脹冷縮，以前採用一固定內凹斜角運作不靈，本發明以弧形導板，可以因應熱脹冷縮自動改變角度，調整壓力。

3.本發明增加結構強度，針對方形溝槽固定不搖晃最顯著，活動板整體被包圍更為可靠，滑塊內弧面有兩條氣壓環導引，滑塊自動定位裝置簡化消失，結果穩定性佳。

1‧‧‧機架

12‧‧‧軸承

121‧‧‧軋輪

122‧‧‧齒輪

123‧‧‧弧形導板

124‧‧‧導板

125‧‧‧軋輪

13‧‧‧弧形殼體

132‧‧‧調壓螺絲

133‧‧‧彈簧

134‧‧‧抵擋螺絲

136‧‧‧螺絲

2‧‧‧汽輪

21‧‧‧主軸

22‧‧‧進氣室

221‧‧‧母火殘留

23‧‧‧活動板

231‧‧‧扇形凹穴

232‧‧‧檔階

233‧‧‧固定螺絲

234‧‧‧細凹槽

235‧‧‧彈簧線

236‧‧‧滑片

24‧‧‧中心軸

241‧‧‧軸套

242‧‧‧螺絲

243‧‧‧槓桿

25‧‧‧進氣口

26‧‧‧方形柱體

27‧‧‧V形凹槽

28‧‧‧輪緣

3‧‧‧滑塊

31‧‧‧方形溝槽

34‧‧‧進氣口

35‧‧‧凹槽

351‧‧‧氣壓環

352‧‧‧彈簧穴

353‧‧‧彈簧

354‧‧‧碳板穴

355‧‧‧碳板

36‧‧‧感溫器

37‧‧‧喷油嘴

38‧‧‧火星塞

圖1是本發明較佳實施例的立體分解圖；圖2是本發明中轉子與活動板立體分解圖；圖3是本發明較佳實施例組裝後的立體外觀圖；圖4是本發明較佳實施例組裝後縱切面剖視圖；圖5是本發明較佳實施例組裝後橫截面剖視圖；圖6是本發明較佳實施例引擎自體壓縮示意圖；圖7是本發明輪緣與活動板接合的剖視圖；

依據本發明的引擎結構，係除去傳統引擎四行程中的壓縮行程，因此燃料、混合氣、高壓空氣等均須藉由外界提供，但是實際功能上它尚具有 自體壓縮之功能與效果，請參閱圖1~圖6或可選擇適當能量空氣壓縮機匹配本引擎，首先必須以啟動馬達(圖未標示)轉動汽輪2續由主軸21直接傳動壓縮機(圖未標示)，低燃點燃料，如瓦斯、汽油、酒精等燃料先經蒸發或噴霧後與空氣混合，再由壓縮機進氣口端吸入進行壓縮，產生溫升輸出直接導入本引擎之進氣口34，藉著混合氣本體壓力注入燃燒室22中，當活動板23脫離方形柱體26時，混合氣被火星塞38所引爆，活動板23立即被推起立以杜絕高壓氣體流失，續接下一個活動板脫離方形柱體26時，方形溝槽31中的高溫、高壓氣流立刻回充壓縮產生更大的爆炸威力，活動板立刻起立，若沒有氣與力起立則下列行程一定讓活動板起立，支撐活動板23的中心軸24連接一槓桿243當接觸到軋輪125轉動活動板23起立，與滑塊3構成爆炸室並經導板124保持活動板23起立請參閱圖3，活動板23循環繞回，於滑塊3前方設置一齒輪122導引活動板23反轉至與汽輪2外周緣持平，活動板23隱藏於燃燒室22開口端由擋階232定位後進氣，本發明之引擎：進氣不費力、壓縮不用器、爆炸有威力、排氣沒阻力、等同時進行，連續自體壓縮(殘存高溫、高壓氣流衝擊新進入之低壓混合氣)有效率。

為使本發明的內容能清楚了解，僅以下列說明搭配圖示請參閱圖1~圖7所示，本發明的主要結構，至少是包括下列構件：一呈框圍狀的機架1，其兩側水平段的中心各設有一軸承12，機架1內側設有二軋輪121，而機架1的垂直段設有一弧形殼體13，弧形殼體13的前端設有一抵擋螺絲134，所述的弧形殼體13的末端緣設有一調壓螺絲132以及彈簧133；一汽輪2，中心貫穿設有一主軸21，所述的主軸21活動穿設於機架1的兩個軸承12間，且沿着汽輪2的外周緣設有複數組燃燒室22，每一個燃燒室22的開口前端均設有一活動板23，活動板23底部由一中心軸24貫穿，中心軸24的兩端分別以一軸套241支撐裝置於汽輪2上，所述活動板23突出汽輪2外周緣，活動板23的兩端分別有一輪緣28固定設於汽輪2上，兩輪緣28的內側寬度微小於活動板23的寬 度，所以於兩輪緣28內側與活動板23兩端相對應處，設有扇形凹穴231以支撐活動板23兩端承受爆炸推力與氣密度，以及提供活動板23的活動空間，又於燃燒室22開開口前端設有一細凹槽234便於崁入一彈簧線235及一滑片236以增加燃燒室22與活動板23間的氣密度，爆炸時活動板23沿汽輪2轉動方向推進同時正轉90度排出廢氣，待活動板23推離方形溝槽31且以失去推力時，由齒輪122導引活動板23反轉回復原狀再次進氣，組裝時，滑塊3內弧面凹槽35中，氣壓環351憑借小彈簧353壓力與輪緣28外周緣上V形凹槽27密合，且對滑塊3產生定位效果； 一滑塊3，活動設在弧形殼體13內，使滑塊3包覆設在汽輪2上輪緣28的外周緣上，且滑塊3的內弧面依序設有一方形柱體26，方形柱體26內側設有一進氣口25，與方形溝槽31底部保留最小間隙，後方形成一面固定牆與活動板相對應，其次一感溫器36、一噴油嘴37及二活星塞38均設於方形柱體26旁直角凹處，是點火、燃燒、爆炸、保留母火殘留221及高溫、高壓氣體殘留回衝的最佳位置，形成自體壓縮功能，延續至末端為開放式以與方形溝槽31及活動板23構成一爆炸室，爆炸時活動板23推汽輪2轉動同時排除廢氣，而滑塊3的外圓則設有兩個弧形導板123，由於弧形殼體13內側二軋輪121的導引，當轉動調壓螺絲132推彈簧133使滑塊3向前移，則弧形導板123由軋輪121導引壓力轉向主軸21方向，以增進汽輪2與滑塊3的氣密度，相反的；由弧形殼體13前端一抵擋螺絲134轉動可推移滑塊3向後退，可降低兩者間的鬆緊度，由於抵擋螺絲134的設置，在基本的間隙範圍內再大的反作用力均被抵擋，且不增加汽輪2與滑塊3間的壓力，調整抵擋螺絲134也可改變兩者間的鬆緊度。

如上所述，本發明在實施時將具有下列特色。

1.本發明是至少包括進氣、點燃、壓縮、爆炸以及排氣工成但均併成為單一行程，分別在不同位置同時實施，經仔細探討，混合氣憑藉本體壓力自動注入燃燒室22中無須任何控制與獨特行程，點燃也是同步，爆炸與排氣是活動板 23的一體兩面同時發生，因此汽輪2每轉動一圈，依其周圍所設置燃燒室22數目即為爆炸次數增加爆炸次數可相對的降低每次爆炸份量，同時輕量化結構並增進加速性能，加速立即見效，反觀傳統引擎每兩轉才加一次燃料充其令量可增加的能量很有限，本發明若欲增強轉矩可增加滑塊3用來增加動力上述燃燒室22是不拘形狀，一般均以開口寬、淺為佳，因此高壓氣體膨脹反應以及排除的速度均快，其所產生壓力差越大推力就越大，又以槓桿原理汽輪2的半徑越大越省力，但是相對條件磨擦力要小，也就是說，爆炸時低氣壓力亦能發揮效用，而爆炸必須在密閉空間中進行始能奏效；此外，通過熱交換器可將廢氣中所含的熱量回收提供進氣時加溫之用，或冷卻水溫度上升後可變成水蒸氣而重新成為引擎動能，為本發明的後續展望。

2.當爆炸時的爆炸力可推動氣輪2正向轉動，反作用力則推滑塊反向轉動，由抵擋螺絲134所抵擋；本發明最先經由內裝設的連續性電子點火裝置引爆，待溫度提升後由爆炸室高溫引爆，無時差或延遲，勿須正確壓縮比，即使氣密性差也能引爆，可能力量稍弱；由於本引擎較不受溫度限制，只要感溫器36感測到溫度控制器預先設定在500℃達到燃點時管路電磁閥立即關閉低燃點油料，僅送壓縮空氣進入燃燒室22備用，同時啟動高壓幫浦將高燃點燃料經由噴油嘴37直接喷入爆炸室中燃燒，例如柴油、重油、廢機油、食油等燃料，只要可燃性甚至碳粉亦可由空氣帶入適用；而引擎本體；重量輕、體積小、馬力大、性能佳、耗油省、成本低、量產速度快。

以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離權利要求所限定的精神和範圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本發明的保護範圍之內。

1‧‧‧機架

12‧‧‧軸承

121‧‧‧軋輪

122‧‧‧齒輪

123‧‧‧弧形導板

13‧‧‧弧形殼體

132‧‧‧調壓螺絲

133‧‧‧彈簧

134‧‧‧抵擋螺絲

2‧‧‧汽輪

21‧‧‧主軸

22‧‧‧燃燒室

221‧‧‧母火殘留

23‧‧‧活動板

231‧‧‧扇形凹穴

25‧‧‧進氣口

26‧‧‧方形柱體

27‧‧‧V形凹槽

28‧‧‧輪緣

29‧‧‧凹陷

3‧‧‧滑塊

31‧‧‧方形溝槽

35‧‧‧凹槽

351‧‧‧氣壓環

352‧‧‧彈簧穴

353‧‧‧彈簧

354‧‧‧碳板穴

355‧‧‧碳板

Claims (7)

1. 一種回轉引擎的改良結構，其特徵在於：一汽輪周圍至少設置一組以上燃燒室，所述的燃燒室開口前端設有一活動板，可推轉90度起立突出汽輪外周緣，活動板兩側設有輪緣於汽輪上，構成至少一組以上方形溝槽，所述汽輪上輪緣的外周緣至少配置一滑塊，滑塊內弧面前端設有一方形柱體，方形柱體後方至末端呈開放式以與活動板及方形溝槽密合構成爆炸室；其中所述兩輪緣的外周緣設有凹陷，以配置該滑塊，且在該輪緣的兩側至少設有二V形凹槽，且該滑塊之兩側設有兩凹槽，令該兩V形凹槽分別與滑塊上之兩凹槽相對應，並分別崁入一氣壓環以保持密合。
2. 一種回轉引擎的改良結構，其特徵在於，至少包括：一機架，該機架一側設有一弧形殼體，其弧面前端設有一抵擋螺絲，且所述的弧形殼體的末端緣設有一調壓螺絲以及彈簧；一設在所述的機架內的汽輪，其中心貫穿設有一主軸，沿所述汽輪的外周緣設有至少一組燃燒室，在燃燒室開口前端設置一活動板，由一中心軸支撐裝置於汽輪上，所述活動板的兩側設有輪緣固定於汽輪上；以及一活動設在所述的弧形殼體內的滑塊，該滑塊是懸浮固定在所述汽輪上輪緣的外周緣，與汽輪上輪緣的外周緣相對應密合，以構成爆炸室；並於滑塊前方設置一齒輪，導引活動板反轉至與汽輪外周緣持平；其中所述兩輪緣的外周緣設有凹陷，以配置該滑塊，且在該輪緣的兩側至少設有二V形凹槽，且該滑塊之兩側設有兩凹槽，令該兩V形凹槽分別與滑塊上之兩凹槽相對應，並分別崁入一氣壓環以保持密合。
3. 如請求項2所述的回轉引擎的改良結構，其特徵在於：所述滑塊內弧面兩側分別設有一平行凹槽，兩凹槽中間之前端設置一方形柱體，方形柱體後方至末端呈開放式以與活動板及方形溝槽密合構成爆炸室。
4. 如請求項2所述的回轉引擎的改良結構，其特徵在於：所述該滑塊與輪緣間保持氣密、定位，是以調壓螺絲推彈簧使滑塊向前移，滑塊由兩支以上軋輪支撐，滑塊外弧面設有兩組以上弧形導板直接對滑塊施壓達成。
5. 如請求項2所述的回轉引擎的改良結構，其特徵在於：所述活動板及兩輪緣中間方形溝槽，與滑塊密合構成爆炸室，爆炸室內至少必須經常保持一只以上的活動板起立。
6. 如請求項1或2項所述的回轉引擎的改良結構，其特徵在於：所述兩輪緣內側與活動板相對應處，設有扇形凹穴，用以支撐活動板承受爆炸威力及活動空間並保持氣密度。
7. 如請求項1或2項所述的回轉引擎的改良結構，其特徵在於：所述滑塊是一具中空體，壓縮空氣是由滑塊末端進氣口輸入，經過方形溝槽吸收廢熱。