壓縮空氣式旋轉發動機的製作方法

2023-11-03 02:26:57 2

專利名稱：壓縮空氣式旋轉發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及壓縮空氣式旋轉發動機，其主要包括
-一定子和一轉子，其呈圓柱形且同心；
-一室，其在縱向上由所述定子和所述轉子的相關的圓柱形壁加以限定，以及在側面由相關的兩側板加以限定；
-至少一壓力空氣進氣管道，其位於屬於所述空間的至少一減壓室中；以及至少一殘留空氣排氣管道，其在減壓周期結束時排出殘留的空氣；
每個減壓室在縱向上在一端由一代替活塞的、與轉子相連接並延伸到定子的壁加以限定，而在另一端由一可收起的、布置在相應進氣管道上遊的、與定子進行平移連接並延伸到轉子的、與一適於在活塞通過時可使之收起的部件相連接的壁加以限定。
背景技術：
許多現有技術文獻描述壓縮空氣式發動機，尤其是使用作動筒類型的活塞和氣缸的壓縮空氣式發動機，或者使用或多或少複雜的減壓室的壓縮空氣式發動機。
這種壓縮空氣式發動機製造起來往往不容易，使用效率通常低下。

發明內容
本發明旨在製造設計簡單的、新穎和獨創的、可獲得高效率的旋轉式發動機。
為此，本發明涉及一種發動機，其特徵主要在於，每個進氣管道與一適於當活塞在進氣管道上通過之後、向相應的減壓室注入確定好壓力和數量的空氣的部件相連接。
根據本發明的實施特徵[11]-適於在活塞通過時使可收起的壁移動的部件，選自凸輪式機械裝置、繼電器式機電裝置和作動筒式氣動裝置；[12]-適於當活塞通過時使可收起的壁移動的部件是活塞本身，其所具有的形狀適於在其通過時使所述壁脫離；[13]-適於當活塞在進氣管道上通過之後，向減壓室注入一定量的確定好的壓力空氣的部件，選自活門式或閥門式機械、機電和氣動裝置；[14]-適於當活塞在進氣管道上通過之後，向減壓室注入一定量的確定好的壓力空氣的部件，是一封閉所述管道端部的可收起活門，其所具有的形狀適於在所述活塞通過的作用下使所述端部脫離。


參照附圖及非限制性實施例，本發明的特徵和優越性將得到進一步的理解。
附圖如下[17]圖1是旋轉發動機的沿橫向剖面AA的橫向剖面圖；[18]圖2是所述發動機的沿直徑方向剖面BB的剖面圖；[19]圖3是具有兩減壓室的旋轉發動機的沿橫向剖面AA的橫向剖面圖；[20]圖4是三角形活塞室的原理圖；[21]圖5是曲線圖，對於注入量小於室容量100倍的情況，按活塞在其行程中的位置給出活塞接納的壓力；[22]圖6是與矩形減壓室式發動機相連接的三角形壓縮室式壓縮機的原理圖；[23]圖7是曲線圖，給出在三角形壓縮室的情況下，活塞沿其行程隨其位置而變化的連續高度變化。
具體實施例方式如圖所示的壓縮空氣式旋轉發動機具有[25]-一定子1和一轉子2，其呈圓柱形並同心；[26]-一容量室V，其在縱向上由所述定子和所述轉子的相關的圓柱形壁加以限定，在側面由相關的兩側板3和4加以限定；[27]-至少一壓力空氣P的進氣管道5，其位於至少一屬於所述容量室V的減壓室Va中，以及至少一殘留空氣R的排氣管道6，其在減壓周期結束時排放所述殘留的空氣R。
每個減壓室Va在縱向上在一端由一代替活塞的、與轉子2相連接並延伸到定子1的壁8加以限定，而在另一端由一可收起的、布置在相應進氣管道5上遊的、與定子1進行平移連接並延伸到轉子2的、與一適於在活塞7通過時可使之收起的部件相連接的壁8加以限定。
每個進氣管道5與一部件相連接，所述部件適於當活塞7在所述進氣管道上通過之後，向相應的減壓室Va注入轉子每一轉確定好的一定數量的壓力空氣P。
適於在活塞7通過時使可收起的壁8移動的部件，可選自凸輪式機械裝置、繼電器式機電裝置和作動筒式氣動裝置。
它也可以是活塞7本身，其所具有的形狀(圖1)適於當其通過時使所述壁脫離。
適於當活塞7在進氣管道5上通過之後向減壓室Va注入一定量的確定好的壓力空氣P的部件，選自活門式或閥門式機械、機電和氣動裝置。
它也可以是一封閉所述管道5的端部的可收起活門9，其所具有的形狀適於在所述活塞通過的作用下使所述端部脫離。
可收起的壁8與一部件尤其是一彈簧相連接，後者適於在活塞7通過後使所述壁8返回其初始位置。
可收起的活門9與一部件尤其是一彈簧相連接，後者適於在活塞7通過後使所述活門9返回其初始位置。
活塞7可由支承在定子1的圓柱形內壁上的一彈簧片製成。
每個都與一壓力空氣進氣管道5、一殘留空氣排氣管道6、一活塞7和一可收起的壁8相連接的多個減壓室Va，圍繞室V均勻分布地加以布置(見圖3)，以增加其效率。管道管道以增加其效率。旋轉式發動機的工作情況如下所述。
首先，與轉子2相連接的活塞7轉動，遇到與定子1進行平移連接的壁8，其在所述活塞通過時收起，一旦越過所述障礙物就關閉。
一旦所述活塞越過進氣管道5，減壓室Va就充滿壓力空氣。因此，所述室的容量是總圓形室的容量室V的一小部分。所述容量的減壓隨著活塞移動而對活塞施加逐漸減小的壓力(PV＝常數)。因此，所述壓力直接隨初始供氣壓力而變化，施加與其成正比的力矩。
因此，一單向針閥足以控制所述系統(不配置變速器)。
在減壓的最後階段，當活塞7越過排氣管道6時，殘留空氣R或者排放到大氣中，或者進行再循環。
原理[45]一專用於在環境溫度下壓縮大氣的渦輪機，從1焦耳的推動力耗量輸送壓縮到5巴的1Ncm3以上的大氣。連接在一起的尺寸不同的一第二渦輪機固定在同一軸上(例如驅動第一渦輪機)。
所述渦輪機使用5巴壓力空氣。這種壓力可通過與壓縮產生的卡路裡進行熱交換的溫度升高而增大。產生的能量大於1焦耳每Ncm3耗量。
壓縮室的計算檢驗如下所述。
根據這種設計，獲得一種三角形活塞，其驅動一作動筒的空氣，如圖4所示，其中，E是流體入口，S是流體出口，H是室的高度，C是活塞行程。
在渦輪機的說明書中，尺寸是室的外徑為25.4cm，高度為5cm，寬度為10cm。
同樣，驅動力矩為44.76kg；偶力矩為0.204m×44.7kg×9.81＝89m/N；每轉吸收的功為2π×M＝559焦耳；速度為60t/mn。
因此，線性活塞接納的力為44.76kg(任意的)，其行程C為16cm，移動16×5×10/2＝400cm3的室的容量所消耗的功為44.76kg×0.16m×9.81＝70焦耳。
在所述的渦輪機中，力矩已由在活塞每次前移時對一越來越小的、計算成渦輪壓縮機以壓力(由一閥門控制)不超過5巴的功率供氣的表面施加的背壓予以確定。
只要在能力上壓力未達到校準壓力，吸收的功率就較低。對此不加以考慮。
如此簡化的有效活塞產生400Ncm3，其相應於壓縮到5巴的80cm3。
使用吸收的一焦耳，有效作動筒在這個配置中輸送400cm/70焦耳＝5.7cm3。
在渦輪壓縮機的計算中，一旋轉所吸收的功為2π×力矩89m/N＝559焦耳。
如同如同在這個旋轉期間那樣，有兩壓縮室在每個四分之一轉供氣，流量為400Ncm3×2×4＝3200Ncm3。
或者1焦耳＝3200/559＝5.7Ncm3。
一動力室的計算檢驗[60]這裡，為便於驗證，將渦輪機的動力室設想成有效的作動筒。
取與渦輪機中所述的尺寸相同的尺寸，即容量＝800cm3(因為活塞不成型)、活塞面積＝50cm2(5cm高×10cm寬)、行程＝16cm(有效的)。
圖5所示的曲線圖示出每周期注入室容量的1/100時活塞所接納的壓力P，因而示出根據活塞在其行程中的位置C的相應的作用力[63]-在位置05巴×8cm3＝40常數＝5巴×50cm2＝250kg[64]-在位置140/(8+1/8×100)＝0.37巴×50cm2＝16.5kg[65]-在位置240/(8+2/8×100)＝0.19巴×50cm2＝9.5kg[66]-在位置340/(8+3/8×100)＝0.13巴×50cm2＝6.5kg[67]-在位置440/(8+4/8×100)＝0.09巴×50cm2＝4.5kg[68]-在位置540/(8+5/8×100)＝0.08巴×50cm2＝4.0kg[69]-在位置640/(8+6/8×100)＝0.065巴×50cm2＝3.25kg[70]-在位置740/(8+7/8100)＝0.056巴×50cm2＝2.8kg[71]-在位置840/(8+8/8×100)＝0.05巴×50cm2＝2.5kg[72]施加在活塞上的總壓力是壓力之和的平均值6/9＝0.67巴。
同樣，力矩的平均值是301.55/9＝33.5kg。
渦輪機的每個室每衝量接納0.67巴的平均壓力。但是，在開始時的衝擊和行程最後階段的壓力之間，壓力減小，在所述開始時的衝擊中，壓力最大為5巴，產生的衝擊為5巴×50cm2＝250kg，所述行程最後階段的壓力為0.05巴，產生的殘餘衝擊為0.05×50cm2＝2.5kg(用於補償摩擦的力矩)。
實際上，這引起[76]-將各個不同的室調整成旋轉是連續的(星形安裝)； -使注入的容量的百分比減小或增大成獲得大致較大的剩餘作用力，例如使用1/50的注入百分比，得殘餘壓力5巴×16cm3＝常數的80/(16+800)＝0.10巴。
顯然，使之加倍，則力矩加倍0.1巴×50cm2＝5kg。
最終壓力與保持的室的百分比成比例地增大。
但是，能量的產生不與能量的消耗成比例。
使用1/100的百分比，得一力矩(根據發動機的配置)0.67巴×50cm2＝33.5kg。
而對於1/50來說，平均壓力變成(5+0.74+0.37+0.26+0.18+0.16+0.13+0.112+0.1)/9＝0.784巴，因此，平均力矩變成0.784巴×50cm2＝39.2kg。
對於消耗容量的1/100來說，耗量為(800cm3×5巴)/100＝40Ncm3，如果百分比減小，則耗量加倍(800/50)×5＝80Ncm3。
根據渦輪機通過注入接納的作用力，功/耗量之比根據下式變化W＝作用力(千克)×移動距離(米)×9.81，以獲得焦耳，從而給出[85]-對於1/100來說，＝33.5kg×0.16×9.81＝52.5焦耳/40Ncm3＝1.3焦耳/Ncm3[86]-對於1/50來說，＝39.2kg×0.16×9.81＝61.5焦耳/80Ncm3＝0.769焦耳/Ncm3[87]發動機部分[88]動力室Cm在一選擇壓力每衝量和每轉接納其容量的一定百分比。它具有矩形型面。其精確能力得到計算，因為這是環形型面，從較大的圓的總面積減去小內圓的面積。
假定一室的外徑為25.4cm，對於5cm的半徑差(室的高度)來說12.7×12.7×3.14＝506.62cm2，7.7×7.7×3.14＝286.24cm2/320.38cm2。保持10cm的室的高度，容量為320.37×10＝3203.8cm3。
由於活塞面積是5×10＝50cm2，對其施加0.67巴的壓力(見圖6)，其為在5巴壓力下供氣的室容量的百分之一的平均壓力，則得作用力0.67×50＝33.5kg。
活塞由這個作用力進行的在增大的平均直徑上的移動表示功W＝F×D，因此，對於渦輪機來說，其為W＝2π×D×力矩×9.81＝6.28×0.204m×(0.67巴×50cm2)×9.81＝421焦耳。
在所述以5巴壓力下使用的空氣的Ncm3消耗量計算時將壓縮的cm3變換成標準的cm3，對於這個實施例來說，變換成容量的百分之一。每個室每轉供給八倍，即3203.8cm3×5巴×8倍每轉/4室×100＝320.38Ncm3/轉，對於任何類型的發動機來說，這可保持恆定且被表示為1Ncm3在等溫條件下產生421/320＝1.3焦耳的功。
這個係數在等溫條件下進行計算。考慮到發動機預熱至大約(disons)909°的絕對溫度，而注入的空氣保持在環境溫度——約為303°的絕對溫度，對於良好的交換來說，平均壓力被確定在三倍以上。(例如使用一太陽鏡)。
發動機部分也可與壓縮機部分相連接，以回收卡路裡。
壓縮機部分[96]經驗證實，與發動機相反，根據使用的技術和壓縮室Cc的型面，消耗的焦耳和產生的焦耳之間的比率有些變化。
這裡詳述確定的壓縮機的計算，以闡明工作情況。為便於理解，研究與上述實施例中的發動機相同的壓縮機。
也就是說，根據研究結果，壓縮室的型面可製成使吸收的力矩的變化曲線「平滑」，為簡化驗證，考慮例如圖6所示的型面F。壓縮室的容量是發動機的容量的一半(3203.8cm3/2＝1601.9cm3)。
因為這個實施例中可逆式系統有4室，所以一壓縮室的容量為3203.8/4＝800.95/2＝400.475cm3(三角形型面)。
壓縮機部分僅須由三角形型面式壓縮室構成。
為了可視地估計由壓縮機吸收的能量，以具有5巴大氣壓的抽吸空氣，考慮一室的型面如圖7所示，其為長400.475cm3×2/5cm高＝160.19cm。
(三角形的基部設計成高度為5cm、深度為10cm)[103]從接合曲線圖上尺度可寫成，當活塞從位置0進入位置1時，室的容量為[104]長度＝12.816cm×高度＝4.1×深度10/2＝262.728cm3，這在等溫條件下，PV＝常數(可見溫度的影響)，相對壓力為[105]1大氣壓×400.475cm3/262.725＝1.524絕對壓力，或0.524相對壓力。
由於所述壓力在活塞每次前移時施加在活塞的小面積上高4.1cm×寬10cm＝41cm2，因此，吸收的作用力為0.524×41cm2＝21.484kg。
然後，為了進行合併，需要21.484kg從0變為0.524巴相對壓力。
在位置2，需要(1×400.475×2)/(9.612cm×3.1×10)-1＝1.688巴，由此，作用力為1.688×3.1×10＝52.328kg。
在位置3，需要(400.475×2)/(6.4×2×10)-1＝5.257巴，由此，作用力為5巴×2×10＝100kg。
這裡要注意的是，選擇僅在5巴進行加壓輸送(因此是計算力矩所保持的壓力，而不是5.257巴)。
在位置4，對於5巴來說5巴×1×10＝50kg。
採用這種型面，對於5巴的壓力輸送壓力來說，平均力矩被確定為44.76kg，消耗的能量為6.28×0.204×44.76×9.81＝562焦耳，以便在5巴下獲得室的流量400.475Ncm3×8倍每轉＝3203.8Ncm3。
顯然，本發明不局限於所述和所示的實施例，而可以有其他實施例，尤其是在以下方面[114]-定子、轉子和側板的類型以及結構材料的性質；[115]-活塞和可拆卸隔板的類型與形狀；[116]-適於使可收起的壁移動和使空氣注入進氣管道的部件的類型；[117]-減壓室和連接管路的數量；[118]用於開動任何裝置、車輛、船舶或飛機的應用，而不管使用什麼樣的補充能源。
權利要求
1.壓縮空氣式旋轉發動機，其主要具有a)一定子(1)和一轉子(2)，其呈圓柱形且同心；b)一容量室(V)，其在縱向上由所述定子和所述轉子的相面對的壁加以限定，在側面由相面對的兩側板(3)和(4)加以限定；c)至少一壓力空氣(P)的進氣管道(5)，其位於屬於所述容量室(V)的至少一減壓室(Va)中；以及至少一殘留空氣(R)的排氣管道(6)，其在減壓周期的最後階段排出所述殘留的空氣(R)；每個減壓室(Va)在縱向上在一端由一起活塞作用的、與所述轉子(2)相連接並延伸到所述定子(1)的壁(8)加以限定，而在另一端由一可收起的、布置在相應進氣管道(5)上遊的、與所述定子(1)進行平移連接並延伸到所述轉子(2)的、與一適於在活塞(7)通過時可使之收起的部件相連接的壁(8)加以限定；其特徵在於，每個進氣管道(5)與一部件相連接，其適於當活塞(7)在進氣管道(5)上通過之後，向相應的減壓室(Va)注入一定數量的確定好壓力和容量的空氣。
2.根據權利要求1所述的旋轉式發動機，其特徵在於，所述適於在活塞(7)通過時使可收起的壁(8)移動的部件，選自凸輪式機械裝置、繼電器式機電裝置和作動筒式氣動裝置。
3.根據權利要求1所述的旋轉式發動機，其特徵在於，適於在活塞(7)通過時使可收起的壁(8)移動的部件是活塞(7)本身，其所具有的形狀(F)適於在其通過時使所述壁脫離。
4.根據權利要求1所述的旋轉式發動機，其特徵在於，適於當活塞(7)在進氣管道(5)上通過之後向減壓室(Va)注入一定數量的確定好的壓力空氣(P)的部件，選自活門式或閥門式氣動裝置、機械裝置和機電裝置。
5.根據權利要求1所述的旋轉式發動機，其特徵在於，適於當活塞(7)在進氣管道(5)上通過之後向減壓室(Va)注入一定數量的確定好的壓力空氣(P)的部件，是一封閉所述管道(5)的端部的可收起活門(9)，其所具有的形狀適於在所述活塞通過的作用下使所述端部脫離。
6.根據權利要求3所述的旋轉式發動機，其特徵在於，可收起的壁(8)與一部件尤其是一復原彈簧相連接，其適於在活塞(7)通過之後使所述壁(8)返回其初始位置。
7.根據權利要求5所述的旋轉式發動機，其特徵在於，可收起的活門(9)與一部件尤其是一復原彈簧相連接，其適於在活塞(7)通過之後使所述活門(9)返回其初始位置。
8.根據權利要求1所述的旋轉式發動機，其特徵在於，活塞(7)用一彈簧片製成，其支承在定子(1)的圓柱形內壁上。
9.根據前述權利要求中任一項所述的旋轉式發動機，其特徵在於，每個都與一壓力空氣進氣管道(5)、一殘留空氣排氣管道(6)、一活塞(7)和一可收起的壁(8)相連接的多個減壓室(Va)，圍繞室(V)均勻分布地加以布置，以便提高其效率。
10.根據前述權利要求中任一項所述的旋轉式發動機，其特徵在於，每個都包括一定子(1)、一轉子(2)、側板(3)和(4)、與進氣管道(5)和排氣管道(6)相連接的至少一活塞(7)和至少一可收起的壁(8)的多個組件，並置在同一軸(10)上，以便提高其效率。
全文摘要
本發明涉及壓縮空氣式旋轉發動機，它具有一定子(1)和一轉子(2)，其為同心，限定一容量室(V)；至少一壓力空氣(P)的進氣管道(5)，其位於由一活塞(7)和一可收起的底部(8)限定的至少一減壓室(Va)中；至少一殘留空氣(R)的排氣管道(6)，其在減壓周期的最後階段排出所述殘留空氣(R)。本發明發動機，其特徵在於，它具有彼此連接的至少一具有矩形型面的動力室(Cm)和至少一具有三角形型面(F)的壓縮室(Cc)，所述動力室(Cm)每衝量和每轉接納一定數量的確定好壓力和容量的空氣。
文檔編號F01C1/356GK1829854SQ200480021456
公開日2006年9月6日 申請日期2004年7月22日 優先權日2003年7月24日
發明者安德烈-洛朗·貝爾納 申請人:塞西爾·貝爾納