圓盤式發動機的製作方法
2023-04-23 07:31:31 1
專利名稱：圓盤式發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於發動機領域，尤其涉及一種非變容式發動機。
背景技術：
一般的驅動用發動機是活塞往復運動式發動機，其基本結構是在氣缸中設置一活塞，通過進、排氣閥和供油、點火系統的聯合動作和配合，使得發動機工作時活塞在氣缸裡做往復直線運動。為了把活塞的直線運動轉化為動力輸出軸的旋轉運動，必須使用曲柄/連杆機構。
採用上述結構的發動機，由於需將活塞的往復直線運動通過曲柄/連杆機構轉換為動力輸出軸的旋轉運動，所以轉換過程中存在機械能的損耗和能源的浪費，故其機械效率較低(與其所消耗燃料源的能量值相比較，通常往復運動式發動機的淨功率值僅能達到25～40％左右)，體積大，工作時震動大，備件的品種、規格多，維修工作量大，機械故障多，良性運行時間少，使用年限短；同時，處於活塞和氣缸之間的活塞環存在磨損問題，一旦磨損超標，會嚴重影響活塞的正常工作和發動機的工作效率，亦產生嚴重的環境汙染。
德國工程師汪克爾在1961年發明了第一臺轉子發動機(又稱三角活塞式發動機)，它的活塞是個偏心的轉子，在棗核形狀的缸體裡旋轉。轉子呈三角形，3個尖點處的活塞環始終與缸壁接觸，轉子的3個面與對應的型腔內壁形成3個燃燒室，轉子旋轉一周的過程中，它們的容積始終在變化。
上述結構不再需要曲軸和氣門結構，唯一的運動部件就是轉子活塞。很顯然，它比傳統發動機簡單，也緊湊得多。
此後不久，馬自達公司購買了汪克爾的專利，歷經三十餘年的完善過程，至今已有可工業化大規模生產的定型轉子發動機生產出來，主要裝用於馬自達的RX-7型跑車上。
但是上述轉子發動機仍然存在活塞環結構，亦同樣無法避免其磨損後間隙增大，影響活塞的正常工作和發動機工作效率降低的問題，且其棗核形狀缸體的加工精度要求較高，給其加工製造、維修、推廣和應用帶來了一定的限制。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種無曲柄/連杆機構，亦無活塞和活塞環結構，其轉子、定子之間間隙調整方便，加工製造簡單，維護維修方便，可保證發動機長期處於最佳工作狀態的圓盤式發動機。
本實用新型的技術方案是提供一種圓盤式發動機，包括機架、燃料供給系統、點火系統和動力輸出軸，其特徵是在機架上設置固定的定圓盤，在動力輸出軸上設置可驅動其轉動的轉圓盤，定圓盤和轉圓盤兩者同軸心對應設置；定圓盤和轉圓盤的對應面經設置在動力輸出軸上的彈力調節組件壓緊或拉緊，構成一個滑動運動副；在定圓盤和轉圓盤的相對面對應設置衝擊波推力缸；在定圓盤之推力缸的一端設置燃料供給系統和點火系統；在定圓盤一側的每兩個推力缸之間同圓周設置進/排氣門。
其中，在所述定圓盤和轉圓盤的相對面對應設置至少兩組衝擊波推力缸。
其所述的彈力調節組件包括設置在動力輸出軸上的鎖緊螺母、位於鎖緊螺母和定圓盤或轉圓盤之間的平面軸承和多開口彈力墊，所述鎖緊螺母經過平面軸承和多開口彈力墊，將轉圓盤和定圓盤的對應面壓緊，構成一個滑動運動副。
其所述的衝擊渡推力缸是傾斜式衝擊波推力缸，其缸體腔的一部分位於定圓盤上，其另一部分位於轉圓盤上，缸體腔的軸線與定、轉圓盤的端平面之間的夾角小於90°；所述的衝擊波推力缸和進/排氣門均布在定圓盤之與轉圓盤相對的面上；所述的衝擊波推力缸均布在轉圓盤之與定圓盤相對的面上。
其所述的多開口彈力墊，包括開有中間孔的剛性墊體和在剛性墊體上設置的雙凸起式彈性片；其所述雙凸起式彈性片橫截面的中間部位為與墊體接觸的平面固定部分，其兩側凸起形成彈性部分；在彈性部分的外緣，延伸設置與平面固定部分並行但不重合的支撐部分；在彈性片的平面固定部分設置緊固件將彈性片和剛性墊體聯接為一體。
其所述的彈性片呈環形均布在剛性墊體的表面；所述彈性片凸起彈性部分的橫截面為圓弧形、多邊形或拱形；在所述彈性片凸起彈性部分與剛性墊體之間可以設置有彈簧。
在其所述定圓盤和轉圓盤的邊緣對應設置與定轉盤邊緣的凹凸式密封環相匹配的凹凸式密封環結構。
與現有技術比較，本實用新型的優點是1.直接將燃料燃燒膨脹的衝擊力轉化為驅動扭矩；與往復式活塞發動機相比，同樣功率的發動機尺寸變小，重量減輕，而且振動和噪聲降低，具有很大優勢；2.克服了曲柄/連杆機構、活塞和活塞環結構存在的諸多缺陷，使發動機的力/體比、效/重比、推/重比得以提高，使生產製造成本和用戶的運行成本大大降低；3.整機結構簡潔，活動零部件少，定圓盤和轉圓盤之間的間隙調整簡便、可靠，維護、維修工作量大大減少，有利於減少用戶的維護工作量和維修費用。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步闡述。
圖1是本實用新型實施例的結構示意圖；圖2是定圓盤工作端面的結構示意圖；圖3是轉圓盤工作端面的結構示意圖；圖4是本實用新型另一實施例的結構示意圖；圖5是本實用新型多開口彈力墊的結構示意圖；圖6是多開口彈力墊一個實施例的結構示意圖；圖7是多開口彈力墊另一實施例的結構示意圖；圖8是多開口彈力墊又一實施例的結構示意圖；
圖9是傾斜式衝擊波推力缸和進/排氣門的結構示意圖；
圖10是本實用新型又一實施例的結構示意圖。
具體實施方式
圖1中，在機架上設置固定的定圓盤1，在動力輸出軸2上設置可驅動其轉動的轉圓盤3，定圓盤和轉圓盤兩者同軸心對應設置；定圓盤和轉圓盤的對應面經設置在動力輸出軸上的彈力調節組件壓緊或拉緊，構成一個滑動運動副；在定圓盤和轉圓盤的相對面對應設置至少兩組對稱的衝擊波推力缸4；在定圓盤之推力缸的一端設置燃料供給系統5和點火系統6。
其中，上述彈力調節組件包括設置在動力輸出軸上的鎖緊螺母7、位於鎖緊螺母和定圓盤或轉圓盤之間的平面軸承8和多開口彈力墊9，鎖緊螺母經過平面軸承和多開口彈力墊，將轉圓盤和定圓盤的對應面壓緊或拉緊，構成一個滑動運動副。
本圖中，彈力調節組件位於轉圓盤一側，採用此種結構的目的是便於定圓盤採用風冷式冷卻散熱系統。
通過調節鎖緊螺母，可以改變多開口彈力墊對轉圓盤的壓力，從而達到調節轉圓盤和定圓盤之間間隙的目的。
本實用新型的裝置經過長時間工作後，定圓盤和轉圓盤之間的間隙會增大，當其間隙值大於設計要求後，只需調節鎖緊螺母，即可使間隙值恢復到設計要求值，調整工作極其簡單、方便。
圖2中，在定圓盤1一側每兩個推力缸4之間同圓周設置進/排氣門10，衝擊波推力缸和進/排氣門均布在定圓盤與轉圓盤的相對面上，定圓盤的邊緣對應設置凹凸式密封環結構11。
圖3中，衝擊波推力缸4均布在轉圓盤3與定圓盤的相對面上，轉圓盤的邊緣對應設置與定轉盤邊緣的凹凸式密封環相匹配的凹凸式密封環結構12。
圖4中，彈力調節組件位於定圓盤1的一側，其餘同
圖1。
採用此種結構，定圓盤可以採用水(或油)冷式冷卻散熱系統，同時，便於對轉圓盤部分採用風冷式冷卻散熱系統。
圖5中，開口彈力墊包括開有中間孔9-4的剛性墊體9-1和在剛性墊體上設置的雙凸起式彈性片9-2，其所述雙凸起式彈性片橫截面的中間部位為與墊體接觸的平面固定部分，其兩側凸起形成彈性部分，在彈性部分的外緣，延伸設置與平面固定部分並行但不重合的支撐部分，在彈性片的平面固定部分設置緊固件9-3將彈性片和剛性墊體聯接為一體。
剛性墊體上對稱或均布設置至少兩個雙凸起式彈性片，剛性墊體的至少一側設置有雙凸起式彈性片。
由於剛性墊體上設置有中間孔9-4，使得整個彈力墊便於定位或套裝，為設備部件的安裝、維修帶來便利。
其中，彈性片凸起彈性部分的橫截面可以為多邊形、圓弧形或拱形；或者說，彈性片凸起彈性部分的橫截面為圓弧形、拱形、三角形、四邊形、六邊形或八邊形與並行但不重合的平面固定部分和支撐部分相交的所切部分。
利用雙凸起式彈性片結構可以使集中載荷變為分散載荷，並增大構件的受力面積；剛性墊體的側表面可均布設置雙凸起式彈性片，使其推力均勻、彈力面積大。
同時，本彈力墊的結構簡單，製造和拆裝方便，便於機械構件之間的壓力或推力的調節。
在剛性墊體9-1上可以設置兩圈(或多圈)雙凸起式彈性片9-2，各彈性片呈放射狀環形均布在剛性墊體的表面，可以進一步增大構件的受力面積，使載荷受力分布更為均勻。
根據需要，在墊體上也可以設置多圈(或稱為多層)呈放射狀環形均布的凸起式彈性片，凸起式彈性片還可以呈方形、多邊形或不規則形狀分布在墊體表面。
圖6中，多開口彈力墊的雙凸起式彈性片橫截面的中間部位為與墊體接觸的平面固定部分9-21，其兩側凸起形成彈性部分9-22；在彈性部分的外緣，延伸設置與平面固定部分並行但不重合的支撐部分9-23，其餘同圖5。
本圖中，彈性片凸起彈性部分9-22的橫截面為圓弧形或拱形；或者說，彈性片凸起彈性部分9-22的橫截面為圓弧形或拱形與並行但不重合的平面固定部分9-21和支撐部分9-23相交的所切部分。
根據製造工藝的需要，圖中的凸起式彈性片可以為一次性衝壓成型的雙凸起式彈性片，亦可由兩片單凸起式彈性片經緊固件合成為一組雙凸起式彈性片。
圖7中，彈性片凸起彈性部分9-22的橫截面為三角形，其餘同圖5或圖6。
圖8中，彈性片凸起彈性部分9-22的橫截面為六邊形的一半，彈性片凸起彈性部分9-22與剛性墊體9-1之間設置有彈簧9-5，以增加其彈力，其餘同圖5或圖6。
圖9中，在定圓盤1和轉圓盤3的相對面對應設置衝擊波推力缸4；在定圓盤之推力缸的一端設置燃料供給系統5和點火系統6；在定圓盤一側每兩個推力缸之間同圓周設置進/排氣門10。
衝擊波推力缸4是傾斜式衝擊波推力缸，其缸體腔的一部分位於定圓盤1上，其另一部分位於轉圓盤3上，缸體腔的軸線與定、轉圓盤的端平面之間的夾角小於90°。
衝擊波推力缸和進/排氣門均布在定圓盤與轉圓盤的相對面上；衝擊波推力缸均布在轉圓盤與定圓盤的相對面上。
當燃料供給系統和點火系統在控制系統的控制下配合工作時，進入衝擊波推力缸的燃料燃燒，產生膨脹衝擊力，推動轉圓盤驅動動力輸出軸轉動，直接輸出功率和轉矩；當位於轉圓盤上的衝擊波推力缸旋轉至位於定圓盤上的進/排氣門部位時，進行廢氣排放和新鮮空氣的補充，依次再進入下一燃燒環節，如此依次循環，不斷產生和輸出功率和轉矩。
在控制系統的控制下，可以選擇使全部或部分燃料供給系統和點火系統以及推力缸工作，便於及時調整發動機的輸出功率，同時也大大提高了燃料燃燒的能量值。
推力缸缸體腔的橫截面可以為圓形、橢圓形、多邊形或其他規則或不規則的形狀，主要考慮便於機械加工切削和金屬表面處理的方便以及機械構件強度等方面的需要。
圖10中，在同一動力輸出軸上設置了兩組圓盤式發動機，這樣設置可以進一步減少發動機的整體體積，成倍提高其輸出功率和轉矩，進一步降低震動，使整個裝置運行更加平穩。
採用本圖所示鏡向對稱結構時，兩組發動機的衝擊波推力缸4和4』的中心軸線與對應的定、轉圓盤的端平面之間的傾斜角度正好相反。
還可以根據需要，採用同軸同向非對稱設置結構設置兩組或更多組的圓盤式發動機，以適應各種不同需要的場合。採用同向非對稱設置結構設置多臺發動機的優點是所有同種機械零件的規格、結構完全相同，可相互替換，減少了備品備件的規格和數量。
本實用新型所舉的上述實施例均為說明性的，而不是限制性的；在權利要求書的等同物的意義和範圍內的所有改變、變化，均在本實用新型請求保護的範圍之內。
由於本實用新型採用了可直接將燃料油或燃料氣的燃燒膨脹力轉化為驅動扭矩的結構形式，克服了曲柄/連杆機構、活塞和活塞環結構存在的諸多缺陷，與往復式活塞發動機相比，同樣功率的發動機尺寸變小，重量減輕，而且振動和噪聲降低，使發動機的輸出力/體積比、效率/重量比、推力/重量比得以大幅度提高，整機結構簡潔，活動零部件少，定、轉圓盤之間的間隙調整簡單，維護、維修工作量大大減少，有利於減少用戶的維護工作量和維修費用，其經濟效益和社會效益明顯。
本實用新型可廣泛用於各種發動機和動力驅動領域。
權利要求1.一種圓盤式發動機，包括機架、燃料供給系統、點火系統和動力輸出軸，其特徵是在機架上設置固定的定圓盤，在動力輸出軸上設置可驅動其轉動的轉圓盤，定圓盤和轉圓盤兩者同軸心對應設置；定圓盤和轉圓盤的對應面經設置在動力輸出軸上的彈力調節組件壓緊或拉緊，構成一個滑動運動副；在定圓盤和轉圓盤的相對面對應設置衝擊波推力缸；在定圓盤之推力缸的一端設置燃料供給系統和點火系統；在定圓盤一側的每兩個推力缸之間同圓周設置進/排氣門。
2.按照權利要求1所述的圓盤式發動機，其特徵是在所述定圓盤和轉圓盤的相對面對應設置至少兩組衝擊波推力缸。
3.按照權利要求1所述的圓盤式發動機，其特徵是所述的彈力調節組件包括設置在動力輸出軸上的鎖緊螺母、位於鎖緊螺母和定圓盤或轉圓盤之間的平面軸承和多開口彈力墊，所述鎖緊螺母經過平面軸承和多開口彈力墊，將轉圓盤和定圓盤的對應面壓緊，構成一個滑動運動副。
4.按照權利要求1所述的圓盤式發動機，其特徵是所述的衝擊波推力缸是傾斜式衝擊波推力缸，其缸體腔的一部分位於定圓盤上，其另一部分位於轉圓盤上，缸體腔的軸線與定、轉圓盤的端平面之間的夾角小於90°。
5.按照權利要求1所述的圓盤式發動機，其特徵是所述的衝擊波推力缸和進/排氣門均布在定圓盤之與轉圓盤相對的面上。
6.按照權利要求1所述的圓盤式發動機，其特徵是所述的衝擊波推力缸均布在轉圓盤之與定圓盤相對的面上。
7.按照權利要求3所述的圓盤式發動機，其特徵是所述的多開口彈力墊，包括開有中間孔的剛性墊體和在剛性墊體上設置的雙凸起式彈性片；其所述雙凸起式彈性片橫截面的中間部位為與墊體接觸的平面固定部分，其兩側凸起形成彈性部分；在彈性部分的外緣，延伸設置與平面固定部分並行但不重合的支撐部分；在彈性片的平面固定部分設置緊固件將彈性片和剛性墊體聯接為一體。
8.按照權利要求7所述的圓盤式發動機，其特徵是所述的彈性片呈環形均布在剛性墊體的表面；所述彈性片凸起彈性部分的橫截面為圓弧形、多邊形或拱形。
9.按照權利要求7所述的圓盤式發動機，其特徵是在所述彈性片凸起彈性部分與剛性墊體之間可以設置有彈簧。
10.按照權利要求1所述的圓盤式發動機，其特徵是在所述定圓盤和轉圓盤的邊緣對應設置與定轉盤邊緣的凹凸式密封環相匹配的凹凸式密封環結構。
專利摘要一種圓盤式發動機，屬於發動機領域。包括機架、燃料供給系統、點火系統和動力輸出軸，其特徵是在機架上設置定圓盤，在動力輸出軸上設置轉圓盤，定圓盤與轉圓盤兩者同軸心對應設置，定圓盤和轉圓盤的對應面經設置在動力輸出軸上的彈力調節組件壓緊或拉緊構成滑動運動副，在定圓盤和轉圓盤的相對面對應設置衝擊波推力缸，在定圓盤之推力缸的一端設置燃料供給系統和點火系統，在定圓盤一側的每兩個推力缸之間同圓周設置進/排氣門。本實用新型克服了曲柄/連杆機構、活塞和活塞環結構存在的諸多缺陷，使發動機的力/體比、效/重比、力/重比得以大幅度提高，整機結構簡潔，活動零部件少，維修工作量大大減少。
文檔編號F02B55/00GK2685588SQ20042003928
公開日2005年3月16日 申請日期2004年3月19日 優先權日2004年3月19日
發明者劉富清, 劉曉鵬 申請人:劉富清