旋轉式發動機的製作方法

2023-09-23 10:00:45

專利名稱：旋轉式發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機，具體而言，涉及一種以壓縮空氣為動力的旋轉式發動機。
背景技術：
本申請的申請人在其專利文獻CN101413403 A(其同族國際申請為W02010051668Al)中公開一種可用於交通運輸工具的空氣動力發動機總成，該發動機包括儲氣罐、空氣分配器、發動機本體、聯動器、離合器、自動變速器、差速器以及置於排氣室內的葉輪發動機。這種發動機利用壓縮空氣做功而不使用任何燃料，因此沒有廢氣排放，實現了 「零排放」，並且重複利用廢氣進行發電，節省了能源，降低了成本。但這種發動機是基於傳統的四衝程發動機，曲軸每旋轉720°，活塞做功一次。而作為動力源的壓縮空氣可以在進入氣缸內時即可推動活塞做功，而後排放，即壓縮空氣發動機的衝程實際為進氣-膨脹衝程和排放衝程。顯然，專利文獻CN101413403 A所公開的這種四衝程壓縮空氣發動機大大浪費了有效的做功衝程，限制了發動機的效率。並且這種發動機的尾氣未能很好地循環利用起來，需要足夠大的儲氣罐儲備壓縮空氣才能工作足夠長的時間。基於專利申請CN101413403 A所存在的問題，本申請的申請人在其申請號為201110331809.9的中國申請中公開了一種具有尾氣回收回路的壓縮空氣發動機總成，該發動機包括氣缸、缸蓋系統、進氣管路、排氣管路、活塞、連杆、曲軸、排氣凸輪軸、進氣凸輪軸、前齒輪箱系統和後齒輪箱。這種發動機利用壓縮空氣做功而不使用任何燃料，因此沒有廢氣排放，實現了「零排放」，並且循環利用廢氣進行做功，節省了能源，降低了成本。但這種發動機是直列多缸發動機，控制器中的每個控制器氣門孔中只安裝一個控制器氣門，在發動機總體長度一定的情況下，限制了氣缸缸數，因而限制了發動機的總輸出功率。顯然，201110331809.9號申請所公開的這種直列多缸空氣動力發動機總輸出功率不高，發動機的構型仍然值得探索。基於申請號為 201110331809.9所存在的問題，本申請的申請人在其申請號為201210063546.2的中國申請中公開了一種V型多缸空氣動力發動機，包括:多缸發動機本體、多柱體動力分配器、動力設備、控制器系統、進氣控制調速閥、壓縮氣罐組、恆壓罐、電子控制單元ECU、壓縮空氣加熱設備以及可選擇的第二供氣迴路。旨在解決空氣動力發動機的輸出功率問題以及尾氣循環利用問題，從而實現經濟、高效、零排放的新型壓縮空氣發動機。但這種發動機結構複雜，對壓縮空氣的利用不高，活塞缸做功時對壓縮空氣的需求量比較大。

發明內容
基於上述問題，本發明提供一種旋轉式發動機，旨在結構複雜，耗氣量大的問題。為此，本發明採用如下的技術方案。—種旋轉式發動機，其包括:發動機本體、進排氣結構、氣缸、軸系統、末端端蓋、上箱體、油底殼、支進氣管道、主進氣管道和潤滑系統，還包括副進氣管道，當發動機的油門打開，壓縮空氣經過加熱設備加熱後通過主進氣管道進入副進氣管道，副進氣管道內的壓縮空氣經支進氣管道進入進排氣結構，進而控制氣缸內的活塞的左右滑動，同時帶動軸系統中的中間軸轉動。優選的是，所述發動機本體安裝在上箱體內。上述方案中優選的是，所述上箱體的側壁上開有排氣孔。上述方案中優選的是，所述氣缸為六個，三個為一組通過兩個末端端蓋固定在上箱體的兩端，並且相對中間軸呈環形徑向均布排列。上述方案中優選的是，所述主進氣管道通過管接頭與副進氣管道連接，副進氣管道為兩根，每一根副進氣管道上設有三根支進氣管道。上述方案中優選的是，所述支進氣管的一端連接在副進氣管道上，另一端連接在氣缸的頂部。上述方案中優選的是，所述進排氣結構包括進氣結構、排氣結構、固定盤。上述方案中優選的是，所述進氣結構包括進氣搖臂、進氣凸輪和進氣氣門。上述方案中優選的是，所述排氣結構包括排氣搖臂、排氣凸輪和排氣氣門。上述方案中優選的是,所述軸系統包括中間軸、V型滑道軸、進氣凸輪和排氣凸輪。上述方案中優選的是，所述發動機本體內設有潤滑系統。上述方案中優選的是，所述潤滑系統包括:主油道、向上油道、凸輪潤滑油道、滑道軸潤滑油道和凸輪迴油 道。上述方案中優選的是，所述潤滑系統中設置有機油泵，當發動機開始進氣工作時，軸系統中的V型滑道軸轉動，從而帶動中間軸轉動，機油泵將油底殼內的潤滑油吸入泵體中對進排氣結構、軸系統及活塞的腔體進行潤滑，最終完成潤滑的潤滑油通過凸輪迴油道回到油底殼中。


現在將描述根據本發明的優選但非限制性的實施例，本發明的這些和其他特徵、方面和優點在參考附圖閱讀如下詳細描述時將變得顯而易見，其中:
圖1為本發明的旋轉式發動機整體結構示意 圖2為按照本發明的圖1的旋轉式發動機的正面剖視 圖3為按照本發明的圖1的旋轉式發動機的側面剖視 圖4為按照本發明的圖1中旋轉式發動機的俯視 圖5為按照本發明的圖1中發動機本體的立體 圖6為按照本發明的圖5的正面剖視 圖6-1為按照本發明的圖5中固定盤的結構示意 圖7為按照本發明的圖5的俯視 圖8為按照本發明的圖1中進排氣結構的結構示意 圖9為按照本發明的圖8的正面剖視 圖10為按照本發明的圖8的側視 圖11為按照本發明的圖1中軸系統的結構示意 圖12為按照本發明的圖11正面首I]視 圖13為按照本發明的圖11的俯視圖；圖14為按照本發明的圖1中潤滑系統的結構示意圖。
具體實施例方式以下的說明本質上僅僅是示例性的而並不是為了限制本公開、應用或用途。應當理解的是，在全部附圖中，對應的附圖標記表示相同或對應的部件和特徵。現在參考附圖，圖1、圖2為本發明的旋轉式發動機的結構示意圖。如圖1、圖2所示，旋轉式發動機，其包括:發動機本體100、進排氣結構300、氣缸102、軸系統40、末端端蓋
11、上箱體12、油底殼14、支進氣管道15、主進氣管道17和潤滑系統500，還包括副進氣管道16，當發動機的油門打開，壓縮空氣經過加熱設備加熱後通過主進氣管道17進入副進氣管道16，副進氣管道16內的壓縮空氣經支進氣管道15進入進排氣結構300，進而控制氣缸102內的活塞112的左右滑動，同時帶動軸系統40中的中間軸41轉動。進一步參考圖1-圖4，發動機本體100通過螺栓10連接在上箱體12上，並與油底殼14通過螺栓密封性連接，其中軸系統40與氣缸102的外部通過固定盤101連接在一起，並通過末端端蓋11固定 在上箱體12上。儲氣罐中的壓縮空氣在加熱裝置加熱後通入主進氣管道17中，進入主進氣管道17後的壓縮空氣會進入副進氣管道16中暫存，隨後副進氣管道16內的壓縮空氣會根據進排氣結構300和軸系統40的控制通過支進氣管道15進入氣缸102中，做功完成後的氣體通過上箱體12側壁上的排氣口 18排出。氣缸102為六個，三個為一組通過兩個末端端蓋11固定在上箱體12的兩端，並且相對中間軸41(如圖11所示)呈環形徑向均布排列。主進氣管道17通過管接頭13與副進氣管道16連接，副進氣管道16為兩根，每一根副進氣管道16上設有三根支進氣管道15，支進氣管道15的一端連接在副進氣管道16上，另一端連接在氣缸102的頂部。上述的氣缸102以軸系統40上的中間軸41對稱，左邊的氣缸組按順時針看為1#氣缸、2#氣缸和3#氣缸；右邊的氣缸組按順時針看為4#氣缸、5#氣缸和6#氣缸。現在參考圖5-圖7，圖5描述了根據本發明的發動機本體100的結構示意圖。發動機本體100包括氣缸102、氣缸杆104、活塞112、排氣凸輪105、滑道108、進氣凸輪118和軸系統40。氣缸102為六個，三個為一組通過兩個末端端蓋11固定在上箱體12的兩端，並且相對中間軸41 (如圖11所示)呈環形徑向均布排列，所述末端端蓋11通過卡簧103固定在中間軸41的兩端,並且在末端端蓋11與中間軸41之間設有軸承。橫向相鄰的兩個氣缸102的氣缸杆104通過滑道108連接在一起，進而將相鄰的兩個氣缸102連接在一起。氣缸杆104的一端通過活塞112的連接置於氣缸102的活塞腔內，另一端穿過固定盤101上圓孔通過氣缸杆固定螺母113與滑道108上的滑枕114相連。固定盤101安裝在軸系統40的中間軸41上，並且在固定盤101與中間軸41之間設有固定軸承107。氣缸102進排氣時，氣缸杆104在活塞112的推動下在活塞腔內左右滑動。由於氣缸杆104的另一端與滑道108上的滑枕114連接在一起，滑枕114夾持在軸系統40中的V型滑道軸42上，因此氣缸杆104左右滑動時產生的推力推動V型滑道軸42的凸起側面，進而將該推力轉變成徑向的旋轉力，使V型滑道軸42旋轉，最終帶動中間軸41旋轉，從而產生動力。如圖6所示，滑道108為兩端90度折彎的槽型體；或採用切割工藝切割成的槽型體；或選用焊接方式焊接成的槽型體。槽型體的主體面的中部開有矩形孔，矩形孔的兩端加工成半圓形；兩端折彎部分的中部開有半圓孔，其上部開有螺紋孔。滑道108上通過滑道螺栓110連接有滑枕114，螺栓110上設有滑道軸承109，滑道軸承109的底部設有滑道軸承固定座111，滑道軸承109置於滑道108主體面的矩形孔中，為了減少滑道軸承109與滑道18的矩形孔之間的摩擦，故將矩形孔的兩端加工成半圓形。滑枕114為兩端90度折彎的槽型體，槽型體的主體面的上表面開有兩個帶有螺紋的盲孔，該盲孔用於連接滑道螺栓110 ；槽型體的主體面的內平面上開有兩個銷孔，銷孔內設有固定銷116，固定銷116上設有滑輪軸承117，滑輪軸承117與主體面的內平面之間設有墊片115。兩個滑輪軸承117置於軸系統40上的V型滑道軸42的兩側，並與V型滑道軸42的V型螺旋狀凸起45的側面接觸。進一步參考圖6和圖6-1，軸系統40的中間軸41上設有排氣凸輪105和進氣凸輪118，排氣凸輪105位於進氣凸輪118的外側，進氣凸輪118的端部置於固定盤101上的中心孔121內。所述中心孔121的直徑為軸系統40中的中間軸41的直徑。排氣凸輪105和進氣凸輪118通過凸輪固定螺釘106固定在中間軸41上。如圖6-1所示，固定盤101為具有凸起部的圓盤，凸起部的中心孔中設有固定軸承107。固定盤101上以中心孔121為中心均勻地分布著三個導出孔122，導出孔122的直徑為氣缸102頂部的進排氣控制殼305(參考圖8所示)的中心連接塞(未示出)；每個導出孔122的周邊均勻地分布著四個連接孔123，氣缸102頂部的進排氣控制殼305通過該連接孔123與固定盤101連接。接下來參考圖8-圖10，圖8為進排氣結構300的結構示意圖。所述進排氣結構300包括:進氣結構、排氣結構、固定盤101。進氣結構包括，進氣搖臂321、進氣凸輪118和進氣氣門320 ;排氣結構包括，排氣搖臂311、排氣凸輪105和排氣氣門312。下面結合圖1並參考圖8和圖9詳細介紹進排氣結構300的工作過程。進排氣控制殼305的側面設有進氣孔322，該進氣孔322與支進氣管道15 (如圖1所示)密封連接。當發動機的油門打開，壓縮空氣經過加熱設備加熱後通過主進氣管道17進入副進氣管道16，副進氣管道16內的壓縮空氣經支進氣管道15進入進排氣結構300，進而控制氣缸102內的活塞112的左右滑動，同時帶動軸系統40中的中間軸41轉動。當進氣凸輪118與進氣搖臂321相接觸時，進氣搖臂321的中間杆推動進氣氣門320的氣門杆，進氣氣門320頂部的彈簧303被壓縮，氣缸10·2的活塞腔進入壓縮空氣，活塞112向活塞腔的底部方向滑動。活塞112在滑動過程中帶動氣缸杆304向活塞腔的底部方向滑動，因為氣缸杆104的端部與滑枕114連接，並且滑枕114夾持在軸系統40的V型滑道軸42上，因此在氣缸杆104在滑動的過程中帶動滑枕114在滑道108的矩形孔內滑動，在此過程中產生的軸向推力推動V型滑道軸42的V型螺旋狀凸起45，進而將該推力轉變成徑向的旋轉力，使V型滑道軸42旋轉，進而也帶動軸系統40的中間軸41也隨之旋轉，從而產生動力。當V型滑道軸42轉動一定角度時，排氣凸輪105與排氣氣門312的氣門杆相接觸，排氣氣門312頂部的彈簧303被壓縮，排氣氣門312離開排氣氣門座套，排氣氣門312的排氣孔313打開，活塞112向外滑動，從而將活塞腔內的壓縮空氣從排氣氣門312的排氣孔313中排出，最終通過上箱體12側壁上的排氣口 18排出。當活塞腔內的活塞112滑動到活塞腔的頂部時，活塞腔內的壓縮空氣被排出，排氣凸輪105與排氣搖臂311相分離，排氣氣門312在彈簧303的作用下回到排氣氣門座套內，排氣氣門312上的排氣孔313被關閉，活塞腔停止排氣。活塞112就按照上述的過程循環工作。進一步參考圖8，現在更加詳細地描述進排氣結構300的內部結構。本發明的進排氣結構300包括進氣結構、排氣結構、固定盤101。
進氣結構包括:進氣氣門320和進氣搖臂321，每個氣缸102內設有一個進氣氣門320和一個進氣搖臂321。進氣氣門320設置在氣缸102的進排氣控制殼305內，並通過彈簧303抵靠在氣門座套內，彈簧303上設有進排氣控制殼蓋板307。上述進排氣控制殼305的側壁上一邊設有堵子302，另一邊設有排氣孔313，其頂部設有進氣孔322。進氣搖臂321的一端通過固定圓柱309固定在固定盤101上，固定圓柱309上設有旋轉軸承301 ;進氣搖臂321的另一端的端部通過銷子306連接有滾輪308，該滾輪308抵靠在進氣凸輪118上。當氣缸102內進入壓縮空氣時，進氣搖臂321上的滾輪308與進氣凸輪118的凸起接觸。排氣結構包括:排氣氣門312和排氣搖臂311，每個氣缸102內設有一個排氣氣門312和一個排氣搖臂311。排氣氣門312設置在氣缸102的進排氣控制殼305內，並通過彈簧303抵靠在氣門座套內，彈簧303上設有進排氣控制殼蓋板307。上述進排氣控制殼305的側壁上一邊設有堵子302，另一邊設有排氣孔313，其頂部設有進氣孔322。排氣搖臂311的一端通過固定銷釘310固定在固定盤101上，固定銷釘310上設有旋轉軸承301 ;排氣搖臂311的另一端的端部通過銷子306連接有滾輪308，該滾輪308抵靠在排氣凸輪105上。當氣缸102內進入壓縮空氣時，排氣搖臂311上的滾輪308與排氣凸輪105的凸起接觸。參考圖11-13並結合圖5和圖6介紹軸系統40的工作過程。當發動機的油門打開，壓縮空氣經過加熱設備加熱後通過主進氣管道17進入副進氣管道16，副進氣管道16內的壓縮空氣經支進氣管道15進入進排氣結構300，進而控制氣缸102內的活塞112的左右滑動，同時帶動軸系統40中的中間軸41轉動。軸系統40包括中間軸41和V型滑道軸42，其通過固定平鍵43連接在一起。進氣凸輪118和排氣凸輪105通過凸輪固定銷釘106固定在中間軸41上，以V型滑道軸42為中心兩邊各設有一個進氣凸輪118和一個排氣凸輪105。排氣凸輪105位於進氣凸輪118的外側，並且進氣凸輪118與排氣凸輪105凸起的起始角度相差90度。中間軸41的兩端均設有卡槽44,該卡槽44用於固定和定位中間軸41兩端的末端端蓋11，另外該卡槽44對於末端端蓋11內的軸承起到固定的作用，防止該發動機工作時末端端蓋11在中間軸41上發生左右滑動的現象。V型滑道軸42上設有V型螺旋狀凸起45，該V型螺旋狀凸起45位於滑道108上的滑枕114內的槽內。氣缸102進排氣時，氣缸杆104在活塞112的推動下在活塞腔內左右滑動。由於氣缸杆104的另一端與滑道108上的滑枕114連接在一起，滑枕114夾持在軸系統40中的V型滑道軸42上，因此氣缸杆104左右滑動時產生的推力推動V型滑道軸42的凸起側面，進而將該推力轉變成徑向的旋轉力，使V型滑道軸42旋轉，最終帶動中間軸41旋轉，從而產生動力。最後參考圖14所示，其為本發明的發動機的潤滑系統的結構示意圖(實心箭頭方向為潤滑油流向的方向)。該潤滑系統500包括:主油道507、向上油道508、凸輪潤滑油道509、滑道軸潤滑油道510和凸輪迴油道511。潤滑系統500中設置有機油泵503，當發動機開始進氣工作時，軸系統40中的V型滑道軸42轉動，從而帶動中間軸41轉動，機油泵503將油底殼14內的潤滑油吸入泵體中對進排氣結構300、軸系統40及活塞112的腔體進行潤滑，最終完成潤滑的潤滑油通過凸輪 回油道511回到油底殼14中。為了防止機油泵503的油壓過高而影響其工作，在機油泵503上設有限壓閥505。當氣缸102從支進氣管道15中進入壓縮空氣開始工作時，軸系統40中的中間軸41在氣缸杆104的帶動下旋轉，在此過程中機油泵503起動，將油底殼14內的潤滑油通過磁鐵吸濾器501和集濾器502除雜後進入向上油道508中，隨後進入凸輪潤滑油道509對進氣凸輪118和排氣凸輪105進行潤滑，從凸輪潤滑油道509出來的潤滑油進入滑道軸潤滑油道510對滑道108上的各個部件進行潤滑，接下來的潤滑油通過凸輪迴油道511進入主油道507中，最後通過凸輪迴油道511回到油底殼14內，發動機往復轉動時，潤滑系統500對發動機的各部件按照上述的潤滑過程循環潤滑。油底殼14的底部設有磁性放油塞504，當油底殼14內的潤滑油需要更換時，只需要將磁性放油塞504打開即可。為了防止上箱體12與油底殼14組裝在一起後發動機工作產生振動時，油底殼14內的潤滑油會從上箱體12與油底殼14的接觸處漏出，在上箱體12與油底殼14的接觸處設有油堵506。儘管參考附圖詳細地公開了本發明，但應理解的是，這些描述僅僅是示例性的，並非用來限制本發明的應用。本發明的保護範圍由附加權利要求限定，並可包括在不脫離本發明保護範圍和精神的情況 下針對本發明所作的各種變型、改型及等效方案。
權利要求
1.一種旋轉式發動機，其包括:發動機本體(100)、進排氣結構(300)、氣缸(102)、軸系統(40)、末端端蓋(11)、上箱體(12)、油底殼(14)、支進氣管道(15)、主進氣管道(17)和潤滑系統(500)，其特徵在於:還包括副進氣管道(16)，當發動機的油門打開，壓縮空氣經過加熱設備加熱後通過主進氣管道(17)進入副進氣管道(16)，副進氣管道(16)內的壓縮空氣經支進氣管道(15)進入進排氣結構(300)，進而控制氣缸(102)內的活塞(112)的左右滑動，同時帶動軸系統(40)中的中間軸(41)轉動。
2.如權利要求1所述的旋轉式發動機，其特徵在於:所述發動機本體(100)安裝在上箱體(12)內。
3.如權利要求2所述的旋轉式發動機，其特徵在於:所述上箱體(12)的側壁上開有排氣孔(18)。
4.如權利要求1所述的旋轉式發動機，其特徵在於:所述氣缸(102)為六個，三個為一組通過兩個末端端蓋(11)固定在上箱體(12)的兩端，並且相對中間軸(41)呈環形徑向均布排列。
5.如權利要求1所述的旋轉式發動機，其特徵在於:所述主進氣管道(17)通過管接頭(13)與副進氣管道(16)連接，副進氣管道(16)為兩根，每一根副進氣管道(16)上設有三根支進氣管道(15)。
6.如權利要求1或5所述的旋轉式發動機,其特徵在於:所述支進氣管(15)的一端連接在副進氣管道(16)上，另一端連接在氣缸(102)的頂部。
7.如權利要求1所述的旋轉式發動機，其特徵在於:所述進排氣結構(300)包括進氣結構、排氣結構、固定盤(101)。
8.如權利要求7所述的旋轉式發動機，其特徵在於:所述進氣結構包括進氣搖臂(321)、進氣凸輪(118)和進氣氣門(320)。
9.如權利要求7所述的旋轉式發動機，其特徵在於:所述排氣結構包括排氣搖臂(311)、排氣凸輪(105)和排氣氣門(312)。
10.如權利要求1所述的旋轉式發動機，其特徵在於:所述軸系統(40)包括中間軸(41)、V型滑道軸(42)、進氣凸輪(118)和排氣凸輪(105)。
全文摘要
本發明涉及一種發動機，具體而言，涉及一種以壓縮空氣作為動力的旋轉式發動機。本發明的旋轉式發動機包括發動機本體(100)、進排氣結構(300)和軸系統(40)，所述進排氣結構(300)中氣缸杆(104)的頭部伸過固定盤(11)分別與三個滑枕(114)固定。氣缸杆(104)的來回伸縮推動滑枕(114)在滑道(108)來回地滑動，其產生的軸向推力推動V型滑道軸(42)上的凸起側面，進而轉變成徑向的旋轉力，使V型滑道軸(42)旋轉，進而中間軸(41)也跟著旋轉，從而產生動力。該發明中的氣缸(102)呈環形徑向均布排列，相對於其他空氣發動機來說，具有結構簡單，低轉速轉動，高轉矩輸出，耗氣少，續航裡程長的特點。
文檔編號F01B9/04GK103233781SQ20131016633
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月8日 優先權日2013年5月8日
發明者周登榮, 周劍 申請人:祥天控股(集團)有限公司