CN1548703A - 多圆弧缸体滑片转子容积式机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多圆弧缸体滑片式转子容积式机械，可以用做内燃发动机、气体压缩机或液体泵，它包括缸体1、活塞轴2、滑动叶片3，其特征在于，缸体的形线由多个圆弧组成；活塞的作用由活塞轴和其槽中置有的滑动叶片共同完成；由活塞轴、缸体、滑动叶片和在轴向两端的端盖包围形成发动机内腔；通过缸体的圆弧形线和活塞轴上的滑动叶片配合形成连续变化的多个封闭内腔，完成发动机的动力过程或压缩机的压缩过程或泵的泵送过程。本发明的活塞轴不做往复运动，转动时没有往复惯性力和偏心力；叶片的离心力很小，且可以部分地相互抵消；不需要阀件。用本发明实施的滑片式旋转发动机与现有相同排量的往复式内燃发动机相比，体积可缩小一半以上；用本发明实施的滑片旋转压缩机与现有相同排量的往复式活塞压缩机相比，体积可缩小四分之一以上。

Description

多圆弧缸体滑片转子容积式机械

一、技术领域

本发明涉及一种多圆弧缸体滑片转子容积式机械，属发动机、气体压缩机和液体输送泵类容积式机械技术领域。

二、背景技术

1、目前已申请专利或获得专利的发动机类容积式机械发明主要有往复式活塞发动机、汪克尔三角旋转发动机等。其中往复式活塞发动机通过混合燃汽在圆柱形缸体与圆柱形活塞包围的空间燃烧膨胀，推动活塞沿缸体轴线运动，产生动力，其主要优点是缸体、活塞形状简单，加工方便，采用活塞环密封，泄漏较少；缺点是活塞作直线往复运动，活塞动力需通过曲柄连杆机构传出，往复运动另部件多，惯性力大，造成振动大，转速不能太高以及输出扭矩较低。汪克尔三角旋转发动机的活塞形状接近三角形，缸体内腔形状接近8字形，活塞由偏心内齿轮副和偏心轴共同控制，保证活塞的三个顶点在偏心旋转过程中始终与缸体接触，形成容积不断变化的三个腔体，完成吸气、压缩、燃烧、膨胀做功、排气过程，其优点是无曲轴连杆，活塞不做往复运动，所以无往复惯性力，振动较小；缺点是缸体形线和活塞形线加工要求准确，形线特殊，加工难度高，另外由于偏心轴和偏心内齿轮副存在周期性的偏心力，仍有一定程度的震动，同时偏心轴的动力输出轴径受偏心影响，尺寸和强度受到限制。如何找到一种没有曲柄活塞，动力输出轴强度高，活塞形状简单，加工方便的新型发动机，是业内关心的问题。通过申请者的检索查询，尚未发现已有技术或专利采用本专利申请提出的或类似的缸体形线和该缸体与滑动叶片配合形成的发动机组合。

2、目前已申请专利或获得专利的压缩机和泵类容积式机械发明主要有往复式活塞压气机、偏心叶片转子泵等。其中往复式活塞压缩机通过曲柄连杆机构将动力传给圆柱形活塞，活塞在圆柱形缸体中沿缸体轴线运动，与进、排气阀配合，完成压缩过程，其主要优点是缸体、活塞形状简单，加工方便，采用活塞环密封，泄漏较少；缺点是活塞作直线往复运动，活塞动力由曲柄连杆机构传输，往复运动另部件多，惯性力大，造成振动大，转速不能太高。偏心叶片转子泵采用单个圆形缸体与圆形偏心转子配置，叶片在缸体或在偏心转子上的槽中受弹簧力或离心力作用而滑动，当泵转动时，由于偏心转子与缸体间位置的变化，配合叶片的伸缩，形成吸入、排出过程，其优点是基本没有往复惯性力，振动远小于活塞式压缩机，缺点是由于偏心转子转动时存在偏心力，仍会造成一定强度的振动。本发明与以上压气机和泵不同的是缸体型线由多个不同圆的圆弧组成，采用几何轴线与转动轴线重合的活塞轴，滑动叶片在活塞轴上的槽中滑动，内腔由缸体、活塞轴、叶片和在轴向两端的端盖包围形成，随着活塞轴顺时针或反时针方向转动，形成吸入、压缩和排出过程，活塞轴每转一圈，同时完成2次全过程，由于没有曲柄连杆和偏心转子，所以振动较轻。通过申请者的检索查询，尚未发现已有技术或专利采用本专利申请提出的或类似的缸体型线以及该缸体与滑动叶片配合形成压缩机或泵组合。

三、发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种具有比同功率往复活塞式发动机振动轻、运动部件少、输出扭矩高的多圆弧缸体滑片转子容积式发动机以及比同排量往复活塞式压气机振动轻、运动部件少的多圆弧缸体滑片转子容积式压气机或泵。

本发明的技术方案是，它包括缸体、活塞组件；其特征在于，缸体的型线由多个圆弧组成；活塞轴和其槽中置有的滑动叶片共同组成活塞组件；由活塞轴、缸体、滑动叶片和在轴向两端的端盖包围形成发动机内腔；通过缸体的圆弧形线和活塞轴上的滑动叶片配合形成连续变化的多个封闭内腔，完成发动机的吸气、压缩、燃烧、膨胀、排气过程或压气机的吸入、压缩、排出过程或泵的吸入、排出过程。

本发明的活塞轴不做往复运动，转动时没有往复惯性力和偏心力；叶片的离心力很小，且可以部分地相互抵消；并不需要进、排气阀。用本发明实施的多圆弧缸体滑片转子容积式发动机与现有相同排量的往复式发动机相比，体积可缩小一半以上；用本发明实施的多圆弧缸体滑片转子容积式压缩机与现有相同排量的往复式活塞压缩机相比，体积可缩小四分之一以上。

四、附图说明

图1为多圆弧缸体滑片转子容积式发动机原理图；

图2为多圆弧缸体滑片转子容积式压缩机或泵原理图。

五、具体实施方式

1、多圆弧缸体滑片转子容积式发动机如图1所示，图中1为缸体，2为活塞轴，3为滑动叶片，其中缸体形线最好由位于四个圆上的圆弧组成，圆弧4和圆弧6与活塞轴同心，圆弧5和圆弧7相对活塞轴偏心，不同圆弧连接部位采用弧线平滑过渡。圆弧5和圆弧7为半径相同的圆弧，圆弧4为与活塞半径相同的圆弧，圆弧6为大于活塞半径的圆弧，且圆弧6的圆心角为90°。发动机内腔由活塞轴2、缸体1、叶片3和在轴向两端的端盖包围形成；以活塞轴顺时针方向转动为例，4为缸体排气段圆弧，5为缸体压缩段圆弧，6为缸体燃烧段圆弧，7为缸体膨胀段圆弧；如果活塞轴沿逆时针方向旋转，则4仍为排气段圆弧，7变成压缩段圆弧，6仍为燃烧段圆弧，5变成为膨胀段圆弧。叶片在离心力的作用下(也可以通过引入高压燃气到叶片槽底部)顶部紧贴由多个圆弧组成的缸体内表面形线，形成依次不断连续变化容积的多个封闭内腔，实现吸气、压缩、燃烧、膨胀和排气过程。对于单个封闭内腔在到达排气和吸气中点位置以及最小压缩位置时，会出现死点，但由于其前面一个内腔处于膨胀作功阶段，所以不会影响发动机的正常旋转。相邻圆弧连接部位采用弧线平滑过渡，发动机可以使用液体或气体燃料，可以压燃也可以点燃。发动机的滑动叶片顶端均为相同半径的圆弧形状，叶片与缸体和端盖的接触部位以及活塞轴与端盖接触的部位可设置密封条以加强密封效果，减少燃气泄漏造成的功率损失。由于燃气在燃烧段着火时腔体狭长，所以最好采用点燃方式以保证点火可靠。叶片、缸体、活塞轴上叶片槽的摩擦表面应进行耐磨强化处理。对叶片及密封零件需采用足够的润滑措施。缸体、活塞轴和端盖应布置冷却流道，引入循环冷却液体(包括润滑油)冷却与燃气接触的表面。

2、多圆弧缸体滑片转子容积式压缩机或泵如附图2所示，图中1为缸体，2为活塞轴，3为滑动叶片，其中缸体型线最好由位于四个圆上的圆弧组成，圆弧4和圆弧6与活塞轴同心，圆弧5和圆弧7相对活塞轴偏心，不同圆弧连接部位采用弧线平滑过渡。圆弧4和圆弧6半径与活塞半径相等，而圆弧5和圆弧7半径也相互相等。本机内腔由缸体1、活塞轴2、叶片3和在轴向两端的端盖包围形成；活塞轴可以顺时针方向转动或反时针方向转动。叶片在离心力或弹性零件的作用下紧贴由多个圆弧组成的缸体内表面型线，形成依次不断连续变化容积的多个封闭内腔，实现吸入、压缩、排出过程。相邻圆弧连接部位采用弧线平滑过渡，本机可以用于压缩气体，也可以用于泵送液体。压缩机或泵的滑动叶片顶端均为相同半径的圆弧形状，叶片与缸体和端盖的接触部位以及活塞轴与端盖接触的部位可设置密封条以加强密封效果，减少泄漏。叶片、缸体、活塞轴上叶片槽的摩擦表面应进行耐磨强化处理。对叶片及密封零件需采用足够的润滑措施。

Claims (4)

1、一种多圆弧缸体滑片转子容积式机械，可以用做内燃发动机、压缩机或泵，它包括缸体、活塞组件。用做发动机时，其特征在于：缸体1的内腔形线由多个圆弧组成；活塞组件由活塞轴2和其槽中的滑动叶片3构成；由缸体1、活塞轴2、滑动叶片3和在轴向两端的端盖包围形成发动机内腔。通过缸体的圆弧形线和活塞轴上的滑动叶片配合形成连续变化的多个封闭内腔，完成发动机的吸气、压缩、燃烧、膨胀、排气过程；用做压缩机或泵时，它包括缸体、活塞组件，其特征在于：缸体1的型线由多个圆弧组成；活塞组件由活塞轴2和其槽中的滑动叶片3构成；由活塞轴2、缸体1、滑动叶片3和在轴向两端的端盖包围形成压缩机或泵的内腔。通过缸体的圆弧型线和活塞轴上的滑动叶片配合形成连续变化的多个封闭内腔，完成吸气、压缩、排出过程。

2、根据权利要求1所述的多圆弧缸体滑片转子容积式发动机、滑片旋转压缩机或泵，其特征在于，所述的缸体1的形线最佳由4个圆弧4、5、6、7组成，圆弧4和圆弧6与活塞轴同心，圆弧5和圆弧7相对活塞轴偏心，不同圆弧连接部位采用弧线平滑过渡。

3、根据权利要求1、2所述的多圆弧缸体滑片转子容积式发动机、压缩机或泵，其特征在于，所述的4个圆弧中圆弧5和圆弧7为半径相同的圆弧，圆弧4半径与活塞轴相同，圆弧6半径大于活塞轴，且圆弧6的圆心角是90°左右；根据权利要求1、2所述的滑片旋转压缩机或泵，其特征在于，所述的4个圆弧，其中圆弧5和圆弧7半径相同，圆弧4和圆弧6半径与与活塞相同。

4、根据权利要求1所述的多圆弧缸体滑片转子容积式发动机、压缩机或泵，其特征在于，所述的多个滑动叶片3分别位于活塞轴2的槽中，滑动叶片顶端为相同半径的圆弧形状，最佳滑动叶片数为4个。

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