一種帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機的製作方法
2023-05-29 12:23:11 1
專利名稱：一種帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型為一種帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機，其特徵是在轉子上增加平衡塊，利用平衡塊的反向離心力來減小活塞的離心力對發動機曲軸的單向受力，以及通過平衡塊來平衡非對稱布局的轉子來消除發動機的振動。
背景技術：
反轉汽缸式轉子發動機具有功率高、體積小、重量輕、成本低等優點，但是由於轉子的轉動，活塞會產生很大的離心力，在發動機高速轉動時離心力會達到幾千公斤力，這部分離心力如果單方向作用在曲軸上不僅對曲軸造成破壞，而且還會嚴重影響發動機的平穩運轉，甚至使發動機不能正常工作，為了減小離心力，只有降低發動機的轉速，這樣又限制了發動機的功率，使此發動機的應用受到限制。實用新型目的及優點反轉汽缸式轉子發動機的工作原理是轉子攜帶汽缸轉動，且轉子與曲軸的轉動方向相反，轉子與曲軸的共同作用使每個汽缸每轉動一周完成四個衝程，另外轉子的轉動可以自動打開及關閉進排氣道，使汽缸自動完成進排氣，不需要複雜的配氣系統，因而發動機結構簡單。但是當轉子的高速轉動時，活塞的離心力會單方向作用在曲軸上，且離心力會很大，對發動機的平穩運轉產生影響，還會對曲軸等零件造成破壞，甚至使發動機不能工作。 本實用新型採用在轉子上裝配平衡塊的方式減小離心力對發動機的影響，約有70%的離心力被抵消掉，可以使發動機運轉平穩，減小曲軸的單方向受力，此轉子發動機的轉速是相同排量的普通活塞發動機轉速的一半時的功率輸出相同，3000rpm的功率輸出相當於普通活塞發動機6000rpm，因而發動機正常工作轉速比較低，有利於減小離心力。
實用新型內容帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機(見圖1)，其特徵是由定子(1)、轉子( 、汽缸 (3)、活塞、連杆(5)、曲軸(6)以及噴油嘴火化塞等組成「反轉汽缸式」轉子發動機，在轉子內增加平衡塊I (7)、平衡塊II (8)、平衡塊III (9)來平衡轉子及消減活塞的離心力，汽缸 (3)的中心線與平衡塊I (7)、平衡塊II (8)、平衡塊III (9)的中心線平行且在與轉子中心線在同一個平面上，平衡塊III (9)與活塞C3)連接在曲軸的連杆軸(1 上對稱布置，平衡塊I (7)、平衡塊II (8)連接在曲軸的連杆軸(1 上對稱布置，平衡塊I (7)、平衡塊II (8)、 平衡塊III (9)另外一端通過滑動銷(10)與導軌(11)滑動連接，導軌(11)中心線與汽缸的中心線平行，隨曲軸的轉動，平衡塊I (7)、平衡塊II (8)、平衡塊III (9)拖動滑動銷(10) 沿導軌(11)上下滑動又以滑動銷(10)為中心擺動，軌道(11)如圖1的B-B所示由兩根帶矩形槽的軌道組成，滑動銷(10)裝配在矩形槽內，平衡塊(見圖幻，像極了一個連杆，平衡塊的大頭與連杆大頭的結構相同，平衡塊小頭為厚重金屬圓餅來產生更多的離心力，金屬圓餅中間有一個圓孔安裝滑動銷(10)，金屬圓餅的重心在圓孔中心，隨著曲軸的轉動，平衡塊以滑動銷(10)為連接點沿軌道(11)上下滑動，同時以滑動銷(10)中心左右擺動，由於平衡塊小頭的金屬圓餅的重心始終在圓孔中心，重心沒有偏離軌道中心線，所以平衡塊的擺動不會產生橫向的振動，平衡塊1(7)、平衡塊11(8)的作用是消除平衡活塞(3)與平衡塊111(9)組合的偏心振動，平衡塊111(9)的作用是減小活塞(3)對曲軸的單方向的離心力。不同結構的轉子發動機，在轉子上的汽缸、活塞的數量及布局也不同，與之匹配的平衡塊的布局也不同，依據汽缸、平衡塊數量與結構的不同，轉子發動機的種類分為「單缸」 轉子發動機、「同軸雙缸」轉子發動機、「異軸雙缸」轉子發動機、「同軸Y形三缸」轉子發動機、「異軸Y形三缸」轉子發動機、「對置四缸」轉子發動機、「Y形六缸」轉子發動機。「單缸」轉子發動機的轉子上包含活塞I、平衡塊I、平衡塊II、平衡塊III以及與平衡塊連接的軌道，轉子上有一個汽缸，曲軸上有兩個連杆軸且兩個連杆軸在曲軸轉動方向上相差180度，活塞1中心線與平衡塊I、平衡塊II、平衡塊III的軌道中心線平行且在同一個平面上，平衡塊I與活塞I裝配在同一個連杆軸上對稱布置，平衡塊II和平衡塊III 裝配在另外一個連杆軸上對稱布置，平衡塊I、平衡塊II和平衡塊III的另外一端與各自的軌道滑動連接，平衡塊I可以降低活塞I對曲軸的單方向的離心力，平衡塊II和平衡塊III 的組合與活塞I和平衡塊II的組合使整個轉子處於動平衡狀態而保證轉子平穩運轉。「同軸雙缸」轉子發動機的轉子上包含活塞I、活塞II、平衡塊I、平衡塊II以及與平衡塊連接的軌道，在轉子上以轉子中心線為中心對稱布置兩個汽缸，兩個汽缸在轉子軸向錯開一定的距離以便連杆的裝配，曲軸上有兩個連杆軸且兩個連杆軸在曲軸轉動方向上相差180度，活塞I、活塞II的中心線與平衡塊I、平衡塊II的軌道中心線平行且在同一個平面上，活塞I和活塞II連接在同一個連杆軸上對稱布置，平衡塊I和平衡塊II裝配在另外一個連杆軸上對稱布置，平衡塊I和平衡塊II與各自的軌道滑動連接，平衡塊I和平衡塊I使整個轉子處於動平衡狀態。「異軸雙缸」轉子發動機的轉子上包含活塞I、活塞II、平衡塊I、平衡塊II以及與平衡塊連接的軌道，在轉子上以轉子中心線為中心對稱布置兩個汽缸，兩個汽缸在轉子軸向錯開一定的距離以便連杆的裝配，曲軸上有兩個連杆軸且兩個連杆軸在曲軸轉動方向上相差180度，活塞I、活塞II的中心線與平衡塊I、平衡塊II的軌道中心線平行且在同一個平面上，活塞I與平衡塊I連接在一個連杆軸上成對稱布置，活塞II與平衡塊II連接在另外一個連杆軸上成對稱布置，平衡塊I和平衡塊II與各自的軌道滑動連接，平衡塊I和平衡塊II的離心力與活塞I和活塞II的離心力方向相反，可以抵消一部分離心力。「同軸Y形」三缸轉子發動機的轉子上包含活塞I、活塞II、活塞III、平衡塊I、平衡塊II、平衡塊III以及與平衡塊連接的軌道，轉子上的三個汽缸以轉子的中心線為中心間隔120度均勻布置，三個汽缸在轉子軸向錯開一定的距離以便連杆的裝配，曲軸上有兩個連杆軸且兩個連杆軸在曲軸轉動方向上相差180度，活塞I中心線與平衡塊I的軌道平行，活塞II中心線與平衡塊II的軌道平行，活塞III中心線與平衡塊III的軌道平行，活塞I、活塞II和活塞III連接在一個連杆軸上，平衡塊I、平衡塊II和平衡塊III連接在另外一個連杆軸上且與之連接的軌道在轉子圓周方向上互成120夾角，平衡塊I、平衡塊II和平衡塊III與各自的軌道滑動連接，平衡塊I與活塞I以轉子中心線為中心成對稱布置，平衡塊II與活塞II以轉子中心線為中心成對稱布置，平衡塊III與活塞III以轉子中心線為中心成對稱布置，整體上使整個轉子處於動平衡狀態。[0011]「異軸Y形」三缸轉子發動機的轉子上包含活塞I、活塞II、活塞III、平衡塊I、平衡塊II、平衡塊III以及與平衡塊連接的軌道，轉子上的三個汽缸以轉子的中心線為中心間隔120度均勻布置，三個汽缸在轉子軸向錯開一定的距離以便連杆的裝配，曲軸上有三個連杆軸且三個連杆軸在曲軸轉動方向上相差120度，活塞I中心線與平衡塊I的軌道平行，活塞II中心線與平衡塊II的軌道平行，活塞III中心線與平衡塊III的軌道平行，活塞I與平衡塊I連接在第一個連杆軸上且成對稱布置，活塞II與平衡塊II連接在第二個連杆軸上且成對稱布置，活塞III與平衡塊III連接在第三個連杆軸上且成對稱布置，平衡塊I、平衡塊II和平衡塊III與各自的軌道滑動連接，三個活塞同時達到上止點也同時達到下止點，三個平衡塊同時達到下止點也同時達到上止點，自身就是動平衡狀態，平衡塊I、平衡塊II和平衡塊III與活塞I、活塞II、活塞III的離心力方向相反，可以抵消一部分活塞的離心力。「對置四缸」轉子發動機的轉子上包含活塞I、活塞II、活塞III和活塞IV，四個汽缸在轉子軸向錯開一定的距離以便連杆的裝配，四個汽缸的中心線平行且在同一個平面上，曲軸上有兩個連杆軸且兩個連杆軸在曲軸轉動方向上相差180度，活塞I、活塞II連接在一根連杆軸上且成對稱布置，活塞III、活塞IV連接在另外一根連杆軸上且對稱布置，靠兩組活塞自身維持動平衡及消減活塞離心力對曲軸的影響。「Y形六缸」轉子發動機的轉子上包含活塞I、活塞II、活塞III、活塞IV、活塞V和活塞VI，轉子上有6個汽缸，六個汽缸在轉子軸向錯開一定的距離以便連杆的裝配，活塞I、 活塞II、活塞III的中心線以轉子中心線為中心間隔120度均勻布置，活塞IV、活塞V、活塞VI的中心線以轉子中心線為中心間隔120度均勻布置，活塞I和活塞IV的中心線平行且以轉子中心線為中心對稱布置，活塞II和活塞V的中心線平行且以轉子中心線為中心對稱布置，活塞III和活塞VI的中心線平行且以轉子中心線為中心對稱布置，曲軸上有兩個連杆軸且兩個連杆軸在曲軸轉動方向上相差180度，活塞I、活塞II和活塞III連接在一根連杆軸上，活塞IV、活塞V和活塞VI連接在另外一根連杆軸上，靠兩組活塞自身維持動平衡及消減活塞離心力對曲軸的影響。本實用新型採用在轉子上裝配平衡塊的方式減小離心力對發動機的影響，約有 70%的離心力被抵消掉，可以使發動機運轉平穩，減小曲軸的單方向受力，此轉子發動機的轉速是相同排量的普通活塞發動機轉速的一半時的功率輸出相同，3000rpm的功率輸出相當於普通活塞發動機6000rpm，因而發動機正常工作轉速比較低，有利於減小離心力；另外對於非平衡式布局的轉子結構，通過在轉子上增加平衡塊，可以使非平衡布局的轉子變成平衡布局，消除發動機振動，這樣可以極大增加反轉汽缸式轉子發動機的種類，單缸、雙缸、三缸都可以實現動平衡，如果沒有平衡塊的配平，只有對置四缸和Y形六缸才是自身動平衡的結構，所以通過增加平衡塊，可以豐富發動機的種類，提高發動機轉速，擴大此發動機的使用範圍。
圖1為帶平衡塊的轉子發動機結構原理圖，其中圖1-1為主視圖，圖1-2為B-B刨視圖表示連接銷與滑道結構，圖1-3為A-A刨視圖展示曲軸、平衡塊結構。圖2為平衡塊結構圖，其中圖2-1為平衡塊主視圖，圖2-2為平衡塊刨視圖。[0017]圖3為「單缸」轉子發動機結構原理圖，其中圖3-1為主視圖，圖3-2為刨視圖展示曲軸、平衡塊結構。圖4為「同軸雙缸」轉子發動機結構原理圖，其中圖4-1為主視圖，圖4-2為刨視圖展示曲軸、平衡塊結構。圖5為「異軸雙缸」轉子發動機結構原理圖，其中圖5-1為主視圖，圖5-2為刨視圖展示曲軸、平衡塊結構。圖6為「同軸Y形三缸」轉子發動機結構原理圖，其中圖6-1為主視圖，圖6-2為刨視圖展示曲軸、平衡塊結構。圖7為「異軸Y形三缸」轉子發動機結構原理圖，其中圖7-1為主視圖，圖7-2為刨視圖展示曲軸、平衡塊結構。圖8為「對置四缸」轉子發動機結構原理圖，其中圖8-1為主視圖，圖8-2為刨視圖展示曲軸、平衡塊結構。圖9為「Y形六缸」轉子發動機結構原理圖，其中圖9-1為主視圖，圖9-2為刨視圖
展示曲軸、平衡塊結構。
具體實施方式
1平衡塊減小曲軸受力對於異軸布局的發動機，即活塞連接在不同的連杆軸上， 活塞轉動的離心力全部作用在曲軸上，使曲軸單向受力過大，如果不消除這部分離心力會導致曲軸的損壞，還會導致發動機運轉不平穩，離心力主要影響吸氣衝程和做功衝程，由於這兩個衝程活塞從上止點返回，必須克服離心力的作用，尤其是吸氣衝程活塞全靠曲軸的將活塞拉回，活塞的慣性再加上活塞的離心力全部作用在曲軸上，使曲軸受力過大，做功衝程中離心力的作用會導致活塞返回困難，導致爆缸敲缸的產生，甚至會使發動機汽缸遭到破壞，產生嚴重的後果，解決辦法是在連接此活塞的曲軸上配置一個平衡塊，平衡塊與此活塞對稱，由於平衡塊的離心力與活塞連杆的離心力相反，作用在曲軸上的力可以極大抵消約70%，曲軸受力減小，做功衝程中做功燃燒的混合氣體可以更容易推動活塞下行，不會產生過多額外的阻力。2平衡塊的維持動平衡動對於同軸布局的發動機，即所有的活塞連接在同一個連杆軸上，由於活塞隨轉子轉動的同時隨曲軸做伸縮運動，是非對稱非平衡的結構，活塞的轉動慣量是時刻變化的，這部分轉動慣量沒有被平衡掉，會導致轉子的轉動慣量不穩定引起發動機的振動。解決辦法是在與此連杆軸對稱的另外一個連杆軸上配置同樣數量的平衡塊，且平衡塊與另外一側連杆軸上的活塞的布局對稱，這樣任何一個汽缸中的活塞在任何狀態都有一個與之對稱的平衡塊與之對應，完全消除非對稱結構造成的偏心振動，使轉子達到動平衡狀態。
權利要求1.一種帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機，其特徵是在轉子內增加平衡塊I (7)、平衡塊II (8)、平衡塊III (9)，汽缸(3)的中心線與軌道(11)的中心線平行且與轉子中心線在同一個平面上，平衡塊(9)與活塞C3)連接在曲軸的連杆軸(1 上對稱布置，平衡塊I (7)、 平衡塊11(8)連接在曲軸的連杆軸(1 上對稱布置，平衡塊I (7)、平衡塊II (8)、平衡塊 IIK9)另外一端通過滑動銷(10)與導軌(11)滑動連接，依據汽缸、平衡塊數量與結構的不同，轉子發動機的種類分為單缸轉子發動機、同軸雙缸轉子發動機、異軸雙缸轉子發動機、 同軸Y形三缸轉子發動機、異軸Y形三缸轉子發動機、對置四缸轉子發動機、Y形六缸轉子發動機。
2.如權利要求1所述的帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機，其特徵是單缸轉子發動機的轉子上包含活塞I、平衡塊I、平衡塊II、平衡塊III以及與平衡塊連接的軌道，轉子上有一個汽缸，曲軸上有兩個連杆軸且兩個連杆軸在曲軸轉動方向上相差180度，活塞I中心線與平衡塊I、平衡塊II、平衡塊III的軌道中心線平行且在同一個平面上，平衡塊I與活塞 I裝配在同一個連杆軸上對稱布置，平衡塊II和平衡塊III裝配在另外一個連杆軸上對稱布置，平衡塊I、平衡塊II和平衡塊III的另外一端與各自的軌道滑動連接。
3.如權利要求1所述的帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機，其特徵是同軸雙缸轉子發動機的轉子上包含活塞I、活塞II、平衡塊I、平衡塊II以及與平衡塊連接的軌道，在轉子上以轉子中心線為中心對稱布置兩個汽缸，兩個汽缸在轉子軸向錯開一定的距離以便連杆的裝配，曲軸上有兩個連杆軸且兩個連杆軸在曲軸轉動方向上相差180度，活塞I、活塞II的中心線與平衡塊I、平衡塊II的軌道中心線平行且在同一個平面上，活塞I和活塞II連接在同一個連杆軸上對稱布置，平衡塊I和平衡塊II裝配在另外一個連杆軸上對稱布置，平衡塊I和平衡塊II與各自的軌道滑動連接。
4.如權利要求1所述的帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機，其特徵是異軸雙缸轉子發動機的轉子上包含活塞I、活塞II、平衡塊I、平衡塊II以及與平衡塊連接的軌道，在轉子上以轉子中心線為中心對稱布置兩個汽缸，兩個汽缸在轉子軸向錯開一定的距離以便連杆的裝配，曲軸上有兩個連杆軸且兩個連杆軸在曲軸轉動方向上相差180度，活塞I、活塞II的中心線與平衡塊I、平衡塊II的軌道中心線平行且在同一個平面上，活塞I與平衡塊I連接在一個連杆軸上成對稱布置，活塞II與平衡塊II連接在另外一個連杆軸上成對稱布置，平衡塊I和平衡塊II與各自的軌道滑動連接。
5.如權利要求1所述的帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機，其特徵是同軸Y形三缸轉子發動機的轉子上包含活塞I、活塞II、活塞III、平衡塊I、平衡塊II、平衡塊III以及與平衡塊連接的軌道，轉子上的三個汽缸以轉子的中心線為中心間隔120度均勻布置，三個汽缸在轉子軸向錯開一定的距離以便連杆的裝配，曲軸上有兩個連杆軸且兩個連杆軸在曲軸轉動方向上相差180度，活塞I中心線與平衡塊I的軌道平行，活塞II中心線與平衡塊 II的軌道平行，活塞III中心線與平衡塊III的軌道平行，活塞I、活塞II和活塞III連接在一個連杆軸上，平衡塊I、平衡塊II和平衡塊III連接在另外一個連杆軸上且與之連接的軌道在轉子圓周方向上互成120夾角，平衡塊I、平衡塊II和平衡塊III與各自的軌道滑動連接，平衡塊I與活塞I以轉子中心線為中心成對稱布置，平衡塊II與活塞II以轉子中心線為中心成對稱布置，平衡塊III與活塞III以轉子中心線為中心成對稱布置。
6.如權利要求1所述的帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機，其特徵是異軸Y形三缸轉子發動機的轉子上包含活塞I、活塞II、活塞III、平衡塊I、平衡塊II、平衡塊III以及與平衡塊連接的軌道，轉子上的三個汽缸以轉子的中心線為中心間隔120度均勻布置，三個汽缸在轉子軸向錯開一定的距離以便連杆的裝配，曲軸上有三個連杆軸且三個連杆軸在曲軸轉動方向上相差120度，活塞1中心線與平衡塊I的軌道平行，活塞II中心線與平衡塊II 的軌道平行，活塞III中心線與平衡塊III的軌道平行，活塞I與平衡塊I連接在第一個連杆軸上且成對稱布置，活塞II與平衡塊II連接在第二個連杆軸上且成對稱布置，活塞III 與平衡塊III連接在第三個連杆軸上且成對稱布置，平衡塊I、平衡塊II和平衡塊III與各自的軌道滑動連接。
7.如權利要求1所述的帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機，其特徵是對置四缸轉子發動機的轉子上包含活塞I、活塞II、活塞III和活塞IV，四個汽缸在轉子軸向錯開一定的距離以便連杆的裝配，四個汽缸的中心線平行且在同一個平面上，曲軸上有兩個連杆軸且兩個連杆軸在曲軸轉動方向上相差180度，活塞I、活塞II連接在一根連杆軸上且成對稱布置，活塞III、活塞IV連接在另外一根連杆軸上且對稱布置。
8.如權利要求1所述的帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機，其特徵是Y形六缸轉子發動機的轉子上包含活塞I、活塞II、活塞III、活塞IV、活塞V和活塞VI，轉子上有6個汽缸， 六個汽缸在轉子軸向錯開一定的距離以便連杆的裝配，活塞I、活塞II、活塞III的中心線以轉子中心線為中心間隔120度均勻布置，活塞IV、活塞5、活塞6的中心線以轉子中心線為中心間隔120度均勻布置，活塞I和活塞IV的中心線平行且以轉子中心線為中心對稱布置，活塞II和活塞5的中心線平行且以轉子中心線為中心對稱布置，活塞III和活塞6的中心線平行且以轉子中心線為中心對稱布置，曲軸上有兩個連杆軸且兩個連杆軸在曲軸轉動方向上相差180度，活塞I、活塞II和活塞III連接在一根連杆軸上，活塞IV、活塞5和活塞6連接在另外一根連杆軸上。
9.如權利要求1所述的帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機，其特徵是平衡塊及軌道結構，軌道由兩根帶矩形槽的軌道組成，滑動銷(10)裝配在矩形槽內，平衡塊的大頭與連杆大頭的結構相同，平衡塊小頭為厚重金屬圓餅，金屬圓餅中間有一個圓孔安裝滑動銷(10)， 金屬圓餅的重心在圓孔中心，隨著曲軸的轉動，平衡塊以滑動銷(10)為連接點沿軌道(11) 上下滑動，同時以滑動銷(10)中心左右擺動，平衡塊小頭的金屬圓餅的重心不偏離軌道中心線。
專利摘要一種帶平衡塊的反轉汽缸式轉子發動機，反轉汽缸式轉子發動機的工作原理是轉子攜帶汽缸轉動，且轉子與曲軸的轉動方向相反，轉子與曲軸的共同作用使每個汽缸每轉動一周完成四個衝程，另外轉子的轉動可以自動打開及關閉進排氣道，使汽缸自動完成進排氣，不需要複雜的配氣系統，因而發動機結構簡單。但是當轉子的高速轉動時，活塞的離心力會單方向作用在曲軸上，且離心力會很大，對發動機的平穩運轉產生影響，通過在轉子上增加平衡塊，可以減小活塞離心力對曲軸的單方向作用，還可以使非平衡布局的轉子變成平衡布局，消除發動機振動，豐富發動機的種類，提高發動機轉速，擴大此發動機的使用範圍。
文檔編號F02B75/32GK202215352SQ20112016221
公開日2012年5月9日 申請日期2011年5月19日 優先權日2011年5月19日
發明者梁天宇 申請人:梁天宇