離心衝壓轉子式內燃機的製作方法

2023-06-14 10:52:16 1

專利名稱：離心衝壓轉子式內燃機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種內燃機，特別是一種提高有效工作效率的離心衝壓轉子式內燃機。
背景技術：
現有活塞式內燃機已廣泛應用於交通運輸業及工業上，其種類繁多，總的分為汽油機和柴油機兩大類，該兩大類內燃機除採用電點燃和壓縮噴油自燃的兩種不同引燃形式；其結構和工作原理基本相同，都設有氣缸、活塞、連杆、曲軸及多缸結構裝置，靠混合氣燃燒產生熱能量增壓和擴張(膨脹)機械容積作功，汽油機有效熱效率達24～26％，柴油機有效熱效率達26～28％。
作為活塞式內燃機工作原理的延伸和發展，二十世紀七十年代德國(原西德)發明一種「三角活塞旋轉式」發動機；該內燃機結構和工作原理與活塞式發動機不同，但在改變氣缸容積率進行活塞移位壓縮空氣和擴張(膨脹)氣缸容積作功的能量轉換形式上基本相同，因存在耗油率無法降低及三角活塞與缸體間的密封不佳等問題，至今無法廣泛推廣使用。
活塞式內燃機主要結構包括氣缸、活塞、連杆、曲軸、飛輪、氣門和機體等，絕大多數包括多缸結構，汽油機與柴油機只是引燃形式不同，不論是二衝程或是四衝程活塞式內燃機的工作原理都有它無法克服的兩大主要問題1)在缸體內作直線高速往復運動的活塞到下止點瞬間即要和連杆一起向相反方向作返回運動，因活塞和連杆的自身慣性，使得活塞和連杆要在該瞬間需要克服自身衝量做功，造成活塞和連杆動能的損耗，降低了內燃機的有用功率。
2)且活塞和連杆要在該瞬間克服自身衝量做功不可避免的要產生較大的振動。活塞式內燃機經過一百多年的使用和不斷改進提高，其各種技術指標及參數都已經達到頂峰，再要改進的餘地不大。
實用新型內容為解決上述問題，本實用新型旨在提出一種提高有效熱效率(即有用功率)，減小其工作時產生振動幅度的離心衝壓轉子式內燃機。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是離心衝壓轉子式內燃機，其特徵在於內燃機由定子、轉子、端蓋、主軸、軸承和腳架組成；主軸與轉子用軸鍵緊固連接，主軸兩端與軸承配合連接，轉子套設於定子中；兩端蓋用螺栓與定子緊固連接；轉子兩端呈圓筒狀，在轉子的筒內平均設有若干個流線型銳三角空速腔，銳三角空速腔尾部腔壁上設有氣化油孔；銳三角空速腔與轉子筒內壁形成三角狀燃燒室，三角狀燃燒室的尾部筒壁上設有噴孔；定子為圓筒體，定子內部軸向設有阻氣葉片，定子徑向上設有對稱的排氣管，排氣管與定子一體成型，排氣管和腳架用連接件連接。
軸承為滑動軸承，兩端蓋內壁上部設有凹凸槽，端蓋中間外部固接滑動軸承；端蓋上設有與之一體成型的進氣管。端蓋內壁上部設有凹凸槽；端蓋中間外部固接有滑動軸承。在端蓋內壁軸向上與銳三角空速腔對應位置的下方設有端蓋導葉片。
本實用新型的有益效果是用轉子代替傳統內燃機的活塞和邊杆，用直短軸代替曲軸，降低了機械克服自身做功所損耗的能量，提高了內燃機的輸出功率，同時避免了內燃機工作時產生較大的振動；本實用新型結構緊湊、構造新穎、易加工和維修、成本低廉。


圖1為本實用新型工作原理示意圖。
圖2為本實用新型徑向剖視圖。
圖3為本實用新型軸向剖視圖。
圖中1.定子，2.轉子，3.端蓋導葉片，4.銳三角空速腔，5.氣化油孔，6.三角狀燃燒室，7.噴孔，8.阻氣葉片，9.定子儲氣室，10.排氣管，11.轉子風道，12.主軸，13.端蓋，14.排氣控制器，15.腳架，16.軸承，17.螺栓，18.軸承蓋，19.進氣管，20.軸鍵。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
如圖1、圖2和圖3所示，離心衝壓轉子式內燃機，內燃機由定子1、轉子2、端蓋13、主軸12、軸承16和腳架15組成；主軸12與轉子2用軸鍵20緊固連接，主軸12兩端與軸承16配合連接，轉子2套設於定子1中；兩端蓋13用螺栓17與定子1緊固連接；轉子2兩端呈圓筒狀，在轉子2的筒內平均設有若干個流線型銳三角空速腔4，銳三角空速腔4尾部腔壁上設有氣化油孔5；銳三角空速腔4與轉子筒內壁形成三角狀燃燒室6，三角狀燃燒室6的尾部筒壁上設有噴孔7；定子1為圓筒體，定子1內部軸向設有阻氣葉片8，定子1徑向上設有對稱的排氣管10，排氣管10與定子1一體成型，排氣管10和腳架15用螺栓17連接。軸承16為滑動軸承，兩端蓋13內壁上部設有凹凸槽，端蓋13中間外部固接滑動軸承；端蓋13上設有與之一體成型的進氣管19；在端蓋13內壁軸向上與銳三角空速腔4對應位置的下方設有端蓋導葉片3。圖1中雙線箭頭是表示轉子2的旋轉方向，單線箭頭表示空氣流程和燃氣(工作介質)流程方向。
定子1由外殼與阻氣葉片8及儲氣室9和排氣管10整體鑄成，定子1徑向呈截頭360°圓筒狀，軸向呈180°半圓環狀中間整環(卷)布滿阻氣葉片8，阻氣葉片8數量要依據定子1的直徑大小及轉子2噴孔口徑的1～1.5倍來決定，一般由5°～15°之間均布，阻氣葉片8對於定子1取加強筋作用；排氣管10在定子1的外周邊2個為180°均布，且與腳架15和排氣控制器14相連接。轉子2呈飛輪狀，其外徑與定子1的內徑接近，留有一定的間隙，安裝時套在定子1的內徑中組合成動配合，轉子2根據發動機的功率與直徑大小，設定均布3個以上鷹嘴狀流線型銳三角空速腔4及三角狀燃燒室6，每個燃燒室6後部都與噴孔7相通；轉子2的中間留有8個以上的軸向平面通孔，有利於平衡進氣室19內腔的大氣壓力；轉子2的兩邊加工5環以上的90°凹凸槽用於密封；主軸12與轉子2採用軸鍵20緊配合，兩端蓋13中心安置滑動軸承16，裝配時把軸承蓋18定位扭緊，用螺栓17緊固在定子1的兩個端面上，腳架15上設有地腳螺孔；端蓋13上設置有與轉子2運轉方向相反的均布有的導氣葉片3，端蓋13分為前後兩個，前蓋設有進氣管19的法蘭和汽化器或風門相接連；前、後蓋都設有軸承底座，在水平中心線180°的上半部與軸承蓋18用螺栓緊固。
當發動機起動時，起動馬達帶動內燃機的轉子2向雙線箭頭方向逆時針旋轉，在端蓋導葉片3的導向作用下，空氣被導流流向轉子風道11內，轉子風道11內的空氣在轉子鷹嘴狀流線型銳三角空速腔4的離心三角幾何形狀及其截流面積與流速成反比原理的作用；空氣經過轉子2的拋物線通道即轉子風道11內在離心衝壓作用下產生加速度(壓強和流速增加)；高速的空氣流體在轉子風道內經過轉子氣化油孔5，因氣動流體的(空吸現象)將氣化油吸進轉子風道11進行加速混合形成混合氣；高流速的混合氣進入轉子三角狀燃燒室6，因高速混合氣在燃燒室內截流面積瞬間被擴大，流速急速下降使得流體動能轉變為勢能；因空氣被快速瞬間壓縮而釋放出熱量，使混合氣體在轉子燃燒室6內爆炸產生高溫高壓的氣體，混合氣在轉子燃燒室內爆炸產生高達13～15Mpa氣壓，迫使燃氣(工作介質)衝向轉子燃燒室尾部軸向長方形噴孔7噴射定子阻氣葉片8；高速噴出的燃氣在受到定子儲氣室9內的4～6Mpa高壓氣墊的反作用力(機械封閉後座力)作用，產生巨大的反推力作用與轉子2；定子儲氣室9的高壓氣體壓力值的保持是靠排氣管10相連接的排氣控制器14的閥門來控制，可便於起動和保持產生定子1對轉子2反作用力有效值；反作用力是經過轉子噴孔7而直接傳至轉子三角空速腔4的徑向垂直向心受力面積上；動力的傳遞在於轉子2的半徑即是它的力臂，轉子噴孔7的總推力都是向單一方向(圓周徑向)，所產生的作用力就形成強大的旋轉扭矩力，使轉子2帶動主軸12高速運轉輸出機械有用功率。
內燃機為汽油機時在前端蓋的進氣室管的法蘭上，可根據汽油機功率大小安裝上與之容量相匹配的汽化器即可，混合氣在及短的瞬間就進燃燒室，不可能產生早燃現象，壓縮混合氣不可能使轉子倒轉，因燃燒室和定子的儲氣室都是處於高壓2～5Mpa運行中，因此不需要火花塞及點火系統等。內燃機為柴油機時，在前端蓋的進氣管的法蘭上安裝上風門，用於控制進風量，高壓柴油經端蓋上所設的噴油嘴由端面的凹凸槽進入轉子三角空速腔，再從轉子的風道由汽化孔與空氣混合進入燃燒室。船用大功率轉子式柴油機，可在定子的周邊安裝上氣動起動裝置。
權利要求1.離心衝壓轉子式內燃機，其特徵在於①內燃機由定子、轉子、端蓋、主軸、軸承和腳架組成；主軸與轉子用軸鍵緊固連接，主軸兩端與軸承配合連接，轉子套設於定子中；兩端蓋用螺栓與定子緊固連接；②轉子兩端呈圓筒狀，在轉子的筒內平均設有若干個流線型銳三角空速腔，銳三角空速腔尾部腔壁上設有氣化油孔；銳三角空速腔與轉子筒內壁形成三角狀燃燒室，三角狀燃燒室的尾部筒壁上設有噴孔；③定子為圓筒體，定子內部軸向設有阻氣葉片，定子徑向上設有對稱的排氣管，排氣管與定子一體成型，排氣管和腳架用連接件連接。
2.根據權利要求1所述的離心衝壓轉子式內燃機，其特徵在於軸承為滑動軸承，兩端蓋內壁上部設有凹凸槽，端蓋中間外部固接滑動軸承；端蓋上設有與之一體成型的進氣管。
3.根據權利要求1所述的離心衝壓轉子式內燃機，其特徵在於在端蓋內壁軸向上與銳三角空速腔對應位置的下方設有端蓋導葉片。
專利摘要離心衝壓轉子式內燃機，由定子、轉子、端蓋、主軸、軸承和腳架組成；主軸與轉子用軸鍵緊固連接，主軸兩端與軸承配合連接，轉子套設於定子中；兩端蓋用螺栓與定子緊固連接；轉子兩端呈圓筒狀，在轉子內平均設有若干個流線型銳三角空速腔，銳三角空速腔尾部腔壁上設有氣化油孔；銳三角空速腔與轉子筒內壁形成三角狀燃燒室，三角狀燃燒室的尾部筒壁上設有噴孔；定子為圓筒體，定子內頂部軸向設有阻氣葉片，定子上設有對稱的排氣管，排氣管與定子一體成型，排氣管和腳架用連接件連接。本實用新型降低了機械，克服自身做功所損耗的能量，提高了內燃機的輸出功率，避免了工作時產生較大的振動；且結構緊湊、構造新穎、易加工和維修、成本低廉。
文檔編號F02B55/16GK2677631SQ20042003867
公開日2005年2月9日 申請日期2004年2月25日 優先權日2004年2月25日
發明者沈劍煌 申請人:沈劍煌