雙轉子發動機的製作方法

2023-08-10 18:56:31 1

專利名稱：雙轉子發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及到發動機領域，具體地說是一種通過兩個轉子(即三角轉子和缸體轉子)按一定規律的定心轉動來實現發動機的四個衝程的發動機。
目前已經公開的較為理想的轉子發動機是汪克爾發明的三角轉子發動機(缸體固定)。世界各國經過多年的實驗發現，該種三角轉子發動機還有許多不盡人意的問題，如徑向密封片周期性地受到向心力的作用，使其密封作用減弱；徑向密封片彈簧在高溫環境下工作極易失效；充氣不足；形狀參數K值(創成半徑與偏心距的比值)不能選得很小，造成徑向密封片在缸體形面上運動速度大，磨損嚴重；密封線長等缺陷。
本發明的目的是提供一種雙轉子發動機，在結構上可以保證克服以上各種缺陷，即發動機在工作時，三角轉子的徑向密封片不受向心力，不需要徑向密封片彈簧，充氣量充沛，形狀參數K值可選擇比三角轉子發動機更小值等。
本發明的目的是這樣實現的三角轉子在缸體中定心轉動的同時，具有缸體形面的缸體轉子也定心轉動，三角轉子轉動中心點離缸體轉子的轉動中心點有一段距離。三角轉子轉速與缸體轉子轉速的速比是2∶3，且轉動方向相同。箱體的兩端各固定有一個軸承座，軸承座外圓面與缸體轉子兩端蓋上的兩個轉動軸套相配合，其內偏心孔與三角轉子的轉動軸兩端相配合。三角轉子的三個頂點到其轉動中心的連線互成120°，三角轉子的三個頂端各有一條徑向密封片，每兩個相鄰徑向密封片間的三角轉子的兩側端面上各有至少一條端面密封條，端面密封條與徑向密封片是通過密封銷連接的。三角轉子的圓弧面，徑向密封片、端面密封條、密封銷與缸體形面、缸體端蓋平面共同構成了密封的空間，即工作室，該工作室的容積隨兩轉子的轉動不斷變化。三角轉子上固定有三角轉子的傳動軸，三角轉子轉動軸的一端上固定有一個三角轉子正時齒輪。缸體上除具有缸體形面、缸體進氣道和缸體排氣道外，還有火花塞；缸體兩端與左、右兩端蓋固定連接，端蓋外側有混合氣環槽和空氣環槽，空氣環槽與混合氣環槽可用一個環槽代替，混合氣環槽由混合氣道與缸體進氣道相連，箱體上的噴射器可往混合氣環槽中噴燃料，空氣環槽中安有火花塞電極觸板；端蓋外側的軸套上固定有缸體正時齒輪和傳動齒輪。
箱體上有箱體進氣道和箱體排氣道、燃料噴射器、連通道、火花塞電極觸頭(火花塞電極觸頭與火花塞電極觸板的位置可以互換，既一個在缸體上、一個在箱體上)；箱體上有與缸蓋軸套上的傳動齒輪相配合的動力輸出齒輪、正時過橋齒輪組，通常為一根軸上固定有兩個齒輪，其中一個齒輪與缸體正時齒輪相配合，另一齒輪與三角轉子正時齒輪相配合，從而實現了三角轉子的轉速與缸體轉子轉速的速比是2∶3，且轉動方向相同的目的。動力輸出齒輪與正時過橋齒輪組不可用一個齒輪或齒輪組代替。
其工作原理如下工作室轉到進氣口時容積變大，吸入可燃混合氣體；隨著兩轉子的轉動，工作室容積變小，可燃混合氣體被壓縮；當工作室轉到上止點附近時火花塞點火，將可燃混合氣體點燃；兩轉子繼續轉動，工作室容積變大，燃氣膨脹作功，推動缸體轉子轉動，缸體轉子通過缸體正時齒輪、正時過橋齒輪組、三角轉子正時齒輪帶動三角轉子轉動；工作室轉到排氣口時，燃燒後的廢氣經過排氣口、缸體排氣道、缸體排氣槽、箱體排氣道排出；工作室再轉到進氣口，容積變大，又開始吸入可燃混合氣。這樣就完成了一個工作循環，即發動機的四個衝程。燃料從噴射器中噴進混合氣槽，再從混合氣道被吸入缸體進氣道。火花塞所需的電流由火花塞電極觸頭和火花塞電極觸板通過電線傳給火花塞。
特例1是雙缸的該雙轉子發動機，其每個缸的工作原理與前述相同。兩個三角轉子共有一根三角轉子傳動軸，該傳動軸的兩端與兩個箱體軸承座上的偏心孔配合。兩個缸體通過中間板固定連接在一起，與兩端蓋一起形成一個缸體轉子。中間板的中心孔中有自由軸承，該自由軸承的偏心孔中有三角轉子轉動軸與之配合。缸體轉子的兩端端蓋上各有一個缸體轉子軸套與兩個箱體軸承座外圓相配合，端蓋外側有混合氣環槽和空氣環槽，空氣環槽與混合氣環槽可用一個環槽代替，混合氣環槽由混合氣道與缸體進氣道相連，箱體上的噴射器可往混合氣環槽中噴燃料。兩個箱體軸承座分別固定在箱體的兩端。
兩個三角轉子的外形輪廓線在中間板上的投影重合，兩個缸體的缸形線在中間板上的投影重合，但它們的兩組進、排氣口與火花塞的位置以缸體中心軸線互相對應。兩缸體的排氣道都與缸體排氣槽相通，兩缸體的進氣道都與缸體的空氣環槽相通。缸體的進氣道分別由兩個混合氣道與混合氣環槽相通。在空氣環槽中有兩個火花塞電極觸板以缸體中心軸線對稱布置。箱體與空氣環槽中的火花塞電極觸板相對的位置上只有一個火花塞電極觸頭。當一個缸體中的火花塞需要通電點燃時，該火花塞電極觸頭即和與該火花塞相連接的火花塞電極觸板相接觸，當缸體轉過180°時，該火花塞電極觸頭與另一個火花塞電極觸板相接觸。箱體上有一個噴射器，可將燃料噴入混合氣環槽中。箱體上有一個箱體進氣道與空氣環槽相通，一個箱體排氣道與缸體排氣槽相通。
傳動齒輪、動力輸出齒輪、缸體正時齒輪、三角轉子正時齒輪、正時過橋齒輪組的結構和位置與前述相同，保證了三角轉子的轉速與缸體轉子的轉速的速比為2∶3。
該種雙轉子發動機的冷卻介質是潤滑油，潤滑油通過軸承座上的冷卻油路進入缸體轉子的冷卻油路中。三角轉子的冷卻是由三角轉子的冷卻油路中的潤滑油完成的。
由於採用上述設計方案，從而保證了該雙轉子發動機進氣量充足、無往復質量、完全定心轉動等特性。
下面結合附圖對本發明作進一步說明

圖1是該種雙轉子發動機的結構圖(中剖視圖)。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是圖1的B-B剖視圖。
圖4是圖2的C-C剖視圖。
圖5是圖3的D-D剖視圖。
圖6是特例1的結構圖(中剖視圖)。
圖7是圖6的G-G剖視圖。
圖8是圖6的E-E剖視圖。
圖9是圖7的H-H剖視圖。
圖10是圖6的F-F剖視圖。
圖11是中間板上的自由軸承的結構示意圖。
圖12是缸形線創成的原理圖。
圖13是三角轉子徑向密封片具有圓弧形的圓頭的實際缸形線的示意圖。
圖14是該種雙轉子發動機缸體轉子和三角轉子用潤滑油冷卻的結構示意圖。
在各圖中1．缸體排氣道、2．缸體排氣槽、3．左端蓋、4．空氣環槽、5．連通道、6．混合氣環槽、7．三角轉子傳動軸、8．軸承座、9．噴射器、10．箱體進氣道、11．混合氣道、12．缸體進氣道、13．缸體、14．動力輸出齒輪、15．右端蓋、16．端面密封條、17．三角轉子、18．箱體、19．三角轉子正時齒輪、20．傳動齒輪、21．缸體正時齒輪、22．密封銷、23．正時過橋齒輪組、24．徑向密封片、25．箭頭、26．缸體進氣口、27．缸體排氣道、28．缸體排氣口、29．緊固螺栓、30．定位銷、31．火花塞、32．火花塞電極觸板、33．絕緣體、34．火花塞電極觸頭、61．缸體轉子、62．缸體轉子的冷卻油路、63．代表冷卻潤滑油流動路徑的箭頭、64．軸承座上的冷卻油路、65．三角轉子的冷卻油路。
在特例1中35．中間板、36．右缸體、37．右三角轉子、38．右端蓋、39．左端蓋、40．左缸體排氣道、41．右缸體混合氣道、42．自由軸承、43．右缸體進氣道、44．左缸體、45．左三角轉子、46．左缸體排氣口、47．左缸體進氣道、48．左缸體進氣口、49．右缸體排氣道、50．右缸體進氣口、51．右缸體排氣口、52．左缸體混合氣道、53．理論缸形線、54．實際缸形線、55．右缸體火花塞、56．左缸體火花塞、57．自由軸承偏心孔、58．工作室、59．右缸體火花塞電極觸板、60．左缸體火花塞電極觸板。
在圖1、2、3、4、5中可見缸體轉子(61)上左、右兩端蓋(3)、(15)上的兩軸孔分別與固定在箱體(18)兩端的兩個軸承座(8)的外圓配合，以實現缸體轉子(61)的定心轉動。三角轉子傳動軸(7)的兩端分別與固定在箱體兩端的兩個軸承座(8)上的偏心孔配合，以實現三角轉子(17)的定心轉動。三角轉子(17)與缸體轉子(61)各自圍繞自己的轉動中心沿箭頭(25)方向同向轉動，它們的轉速速比是2∶3。缸體轉子(61)由左端蓋(3)和右端蓋(15)及缸體(13)通過定位銷(30)和緊固螺栓(29)連接而成。三角轉子(17)的形面、缸體(13)的形面和左、右端蓋(3)、(15)之間形成了一個空間，即工作室(58)，該工作室(58)的密封是由與缸體(13)形面相接觸的相鄰兩個徑向密封片(24)和與左、右兩端蓋(3)、(15)相接觸的三角轉子(17)兩側端面上的端面密封條(16)及連接徑向密封片(24)與端面密封條(16)的密封銷(22)共同組成的密封系統完成的。當工作室(58)轉到缸體進氣口(26)時，由於工作室(58)體積膨脹開始吸氣，這時空氣由箱體進氣道(10)進入空氣環槽(4)中，其中一部分空氣直接被吸入缸體進氣道(12)，另一部分空氣通過連通道(5)進入混合氣環槽(6)並與噴射器(9)噴出的燃料混合，形成可燃混合氣體，也被吸入缸體進氣道(12)中，進而缸體進氣道(12)中的可燃混合氣體通過缸體進氣口(26)被吸入工作室(58)，隨著三角轉子(17)和缸體轉子(61)的繼續轉動，工作室(58)的容積逐漸變小，可燃氣體被壓縮，當工作室(58)轉至上止點火花塞(31)附近時，火花塞(31)點火，點燃可燃混合氣體。火花塞(31)所需的電流由火花塞電極觸頭(34)傳給火花塞電極觸板(32)，再由電線傳給火花塞(31)。隨著三角轉子(17)和缸體轉子(61)的繼續轉動，工作室(58)容積增大，可燃氣體膨脹做功，推動缸體轉子(61)轉動，缸體轉子(61)通過缸體正時齒輪(21)、正時過橋齒輪組(23)和三角轉子正時齒輪(19)帶動三角轉子(17)轉動。上述齒輪傳動系統保證了三角轉子(17)和缸體轉子(61)的轉速速比是2∶3。當工作室轉到缸體排氣口(28)時，膨脹後的可燃氣體，即廢氣，通過缸體排氣口(28)、缸體排氣道(27)、缸體排氣槽(2)以及箱體排氣道(1)排出。隨著三角轉子(17)和缸體轉子(61)的繼續轉動，工作室(58)轉到缸體進氣口(26)時，工作室(58)開始吸氣。這樣就完成了一個發動機四衝程的循環過程。在發動機工作中，缸體轉子(61)的轉動動力由傳動齒輪(20)和與之配合的動力輸出齒輪(14)傳出。
在圖6、7、8、9、10、11中，可見特例1的結構，其工作原理如下缸體轉子(61)是由左端蓋(39)、左缸體(44)、中間板(35)、右缸體(36)和右端蓋(38)構成。左三角轉子(45)和右三角轉子(37)共有一根三角轉子傳動軸(7)。見圖8，在左缸體(44)中，隨著左三角轉子(45)和缸體轉子(61)沿箭頭(25)所指的方向以2∶3的轉速速比轉動，當工作室(58)轉到左缸體進氣口(48)時，其容積開始增大，空氣從箱體進氣道(10)進入空氣環槽(4)中，其中一部分空氣直接進入左缸體進氣道(47)中，另一部分空氣通過連通道(5)進入混合氣環槽(6)中，並與從噴射器(9)中射出的燃料相混合，並通過左缸體混合氣道(52)進入左缸體進氣道(47)中，再與從空氣環槽(4)中吸入的空氣相混合，一起通過左缸體進氣道(47)進入工作室(58)。隨著左三角轉子(45)和缸體轉子(61)的繼續轉動，工作室(58)轉到上止點左缸體火花塞(56)附近時，混合氣體被壓縮和點燃。工作室(58)繼續轉動，其容積逐漸增大，燃燒的混合氣體膨脹做功，推動缸體轉子(61)轉動。當工作室(58)轉到左缸體排氣口(46)時，燃燒後的廢氣從左缸體排氣口(46)、左缸體排氣道(40)、缸體排氣槽(2)、箱體排氣道(1)排出。工作室(58)繼續轉到左缸體進氣口(48)時，工作室(58)容積變大，從左缸體進氣口(48)吸入混合氣。這樣就完成了一個四衝程的工作循環。見圖10，在右缸體(36)中，隨著右三角轉子(37)和缸體轉子(61)的轉動，工作室(58)轉到右缸體進氣口(50)時，空氣通過箱體進氣道(10)、空氣環槽(4)及連通道(5)進入混合氣環槽(6)，與噴射器(9)噴出的燃料混合，經右缸體混合氣道(41)進入右缸體進氣道(43)中，並與從空氣環槽(4)中進入右缸體進氣道(43)中的空氣進一步混合，形成混合氣體，通過右缸體進氣口(50)被吸入工作室(58)中。工作室(58)繼續轉到上止點右缸體火花塞(55)附近，氣體被壓縮，被右缸體火花塞(55)點燃。隨著工作室(58)繼續轉動，燃燒氣體膨脹做功，推動缸體轉子(61)轉動。見圖7，左缸體火花塞(56)中的電流是由火花塞電極觸頭(34)經左缸體火花塞電極觸板(60)由電線傳來的；右缸體火花塞(55)的電流是由火花塞電極觸頭(34)經右缸體火花塞電極觸板(59)由電線傳來的。左、右缸體(44)、(36)中產生的動力共同推動缸體轉子(61)轉動，通過缸體正時齒輪(21)、正時過橋齒輪組(23)和三角轉子正時齒輪(19)帶動左、右兩個三角轉子(45)、(37)轉動，缸體轉子(61)與左、右三角轉子(45)、(37)的轉速速比是3∶2，且同向轉動，方向如箭頭(25)所示。缸體轉子(61)的動力經傳動齒輪(20)和與之配合的動力輸出齒輪(14)傳出。在圖6中可見，自由軸承(42)在中間板(35)的圓孔中，自由軸承(42)的偏心孔(57)中有三角轉子傳動軸(7)。
在圖12、13中可見，該種雙轉子發動機缸體形線的創成方法理論缸體形線的形成O點相當於缸體轉子的轉動中心，O′點相當於三角轉子的轉動中心，缸體轉子繞O點轉動，相對於三角轉子的固定轉動中心O′點來說，相當於缸體轉子不動，而O′點繞O點以相同的轉速向相反方向轉動。在圖12中，設紙面為缸體上垂直於其中心轉軸的平面，P點是三角轉子的一個頂點，P點繞O′點定心轉動。如前所述，缸體繞其中心O點定心轉動，對於O′點，相當於缸體不動，即圖12中的紙面不動，而O′點在紙面上圍繞O點向與缸體轉動方向相反的方向轉動，又因缸體定心轉速與三角轉子定心轉速速比是3∶2，且方向相同，因此，O′點繞O點的轉速與P點繞O′的轉速速比是3∶2，即當O′點繞O點轉了α角度時，P點繞O′轉了θ角度時，且有α∶θ=3∶2，這樣，P點繞O′點轉動，O′點繞O點轉動，轉速速比是2∶3，且方向相反，P點在紙面(缸體上垂直於其中心轉軸的平面)上所走的軌跡即為缸體的理論缸形線。在圖12中，R是三角轉子的一個頂點P到其轉動中心O′點的距離，圓(r)可看成是三角轉子上以其轉動中心O′點為圓心的圓，圓(k)可看成是缸體上以其轉動中心O點為圓心的圓，兩圓在I點相切，而且有r∶k=3∶2。P點在圓(r)的平面上。以上所述的轉動關係可描述成圓(r)繞圓(k)作純滾動，P點的軌跡即是缸形線(該缸形線形狀的曲線叫作雙弧長短幅圓外旋輪線)，圓(r)與圓(k)的切點I與P點的連線即是P點所在缸形線上的點的瞬時法線。
在圖12、13中可見，由於實際三角轉子的徑向密封片與缸形線並不是點接觸，而是半徑為a的圓弧接觸，因此，實際缸形線應是缸體理論缸形線上各點沿法線方向向外平移一段距離a所得的點組成的形線，即是理論缸形線的等距曲線(距離為a)。
在圖14中可見，該雙轉子發動機的冷卻介質是潤滑油，潤滑油通過軸承座上的冷卻油路(64)進入缸體轉子的冷卻油路(62)中；三角轉子(17)的冷卻是由三角轉子的冷卻油路(65)中的潤滑油完成的，冷卻潤滑油沿代表冷卻潤滑油流動路徑的箭頭(63)流動。
權利要求
1．一種雙轉子發動機，它具有箱體，該箱體的兩端各固定有一個軸承座，其外圓分別與缸體轉子的兩個端蓋上的兩個轉動軸套相配合，其上偏心孔分別與三角轉子的傳動軸兩端相配合，保證了缸體轉子與三角轉子各自繞著各自的中心定心轉動，它具有三角轉子，其上有徑向密封片、密封銷、端面密封條，三角轉子上固定有三角轉子的傳動軸，三角轉子的傳動軸一端固定有三角轉子正時齒輪，它具有缸體及缸體的兩個端蓋，缸體上有雙弧長短幅圓外旋輪線形狀的缸形面，缸形面上有火花塞、進氣口和排氣口，缸體內有進、排氣道，缸體上的排氣道一端連通缸體上的排氣口，另一端連通缸體排氣槽，箱體上有排氣道與缸體排氣槽相通，箱體上還有進氣道，端蓋外側有混合氣環槽和空氣環槽，空氣環槽與混合氣環槽可用一個環槽代替，有一對火花塞電極觸板和火花塞電極觸頭，分別固定在缸體端蓋上和箱體上，火花塞電極觸板由電線與火花塞相連，端蓋外側的軸套上固定有缸體正時齒輪和傳動齒輪，其特徵在於箱體上的正時過橋齒輪組一端與缸體正時齒輪配合，另一端與三角轉子正時齒輪配合，保證了缸體轉子與三角轉子的轉速速比為3∶2，且轉動方向相同，箱體上的動力輸出齒輪與傳動齒輪相配合，動力輸出齒輪與正時過橋齒輪組不可用一個齒輪或齒輪組代替。
全文摘要
一種雙轉子發動機,具有三角轉子(17)、缸體轉子(61)和箱體(18),箱體(18)兩端有兩個軸承座(8),其外圓與缸體轉子(61)上的軸套配合,其上偏心孔與三角轉子(17)的傳動軸(7)的兩端相配合,一正時過橋齒輪組(23)的一端與缸體正時齒輪(21)配合,另一端與三角轉子正時齒輪(19)配合,缸體轉子(61)與三角轉子(17)各自繞著自己的轉動中心同向定心轉動,且轉動速度速比為3∶2,缸體轉子(61)的轉動動力由傳動齒輪(20)和與之配合的動力輸出齒輪(14)傳出。
文檔編號F01C1/00GK1312425SQ0010288
公開日2001年9月12日 申請日期2000年3月8日 優先權日2000年3月8日
發明者譚波 申請人:譚波