專利名稱：三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)和氣動(dòng)或液壓馬達(dá)及泵。
現(xiàn)有的往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，轉(zhuǎn)速慢，效率低?；钊?、連桿、曲軸等傳動(dòng)構(gòu)件在往復(fù)循環(huán)過程中有較大的擺動(dòng)，會(huì)引起強(qiáng)烈沖擊和劇烈振動(dòng)。連桿對(duì)活塞的有角度傳動(dòng)，造成活塞對(duì)氣缸壁的強(qiáng)大擠壓，使氣缸及各傳動(dòng)構(gòu)件的磨損加劇。在單缸四沖程兩周一循環(huán)過程中，活塞在上下死角與最得力角度之間往返運(yùn)動(dòng)，將作八次變加速直線運(yùn)動(dòng)，引起動(dòng)能的大量損失，造成發(fā)動(dòng)機(jī)功率的內(nèi)部損耗。發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口和排氣口由進(jìn)氣閥和排氣閥封閉，用凸輪、頂桿、彈簧等活動(dòng)構(gòu)件控制開閉，若轉(zhuǎn)速很高時(shí)，由于進(jìn)氣閥和排氣閥存在慣性，頂桿與彈簧不能使其即刻開閉復(fù)位，難以達(dá)到理想工作狀態(tài)，限制了往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能太高。由于壓縮沖程的存在，活塞在燃爆作功之前必須先作負(fù)功而消耗能量，而且起動(dòng)也很費(fèi)力。壓縮過程中壓縮比又不能過大，否則會(huì)引起壓燃，這又限制了燃油的種類。吸氣沖程與作功沖程的長度相等且固定不變，燃油燃爆后不能充分膨脹，在排氣時(shí)仍有很高的壓強(qiáng)，燃?xì)獾膬?nèi)能沒能充分利用，使得往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率始終不高，僅為三分之一左右。發(fā)動(dòng)機(jī)功率的調(diào)節(jié)是用油門控制的，由于容積固定的氣缸所能容納的空氣量是一定的，只靠改變進(jìn)油量調(diào)節(jié)功率，加入的燃油往往超過缸內(nèi)空氣的氧化能力，出現(xiàn)燃油過剩，多余的燃油在高溫高壓下會(huì)裂解為各種烴類氣體和固形碳化物，雖能增大壓強(qiáng)，功率有所提高，卻形成積碳，排放濃煙，造成嚴(yán)重的煙氣污染。
本發(fā)明的目的是要徹底克服往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的所有缺陷，代之以結(jié)構(gòu)全新的三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，可消除振動(dòng)，降低噪聲，減少污染，提高熱效率，并能根據(jù)不同工作需要，組合成各種形式，將動(dòng)力按任意方向傳輸。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的改活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)為動(dòng)力齒輪的旋轉(zhuǎn)圓周運(yùn)動(dòng)，氣缸隨之由直筒形改成球環(huán)氣缸;去掉作負(fù)功的壓縮沖程，采用吸氣、燃爆作功/排氣的三沖程循環(huán)作功方式;缸體底座設(shè)置圓弧形分氣槽和調(diào)氣瓦，用改變進(jìn)氣量的方式調(diào)節(jié)輸出功率，同時(shí)改變作功沖程與吸氣沖程的長度比，以利于燃?xì)獾某浞秩紵团蛎?，最大限度地提高熱效?進(jìn)氣口和排氣口由無跳動(dòng)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)閥門控制，即時(shí)打開，瞬息關(guān)閉。同時(shí)增設(shè)能改變軸間距而無縫隙的偏心軸套和能自動(dòng)彌合磨損間隙的活動(dòng)缸蓋以及自緊發(fā)條螺栓、密封環(huán)塊等構(gòu)件，以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的密封、潤滑和冷卻系統(tǒng)，使旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)得以完善和廣泛推廣。
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明

圖1是雙環(huán)雙輪平面式旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體底座的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是安放在缸體底座內(nèi)的對(duì)換排氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是發(fā)條螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是發(fā)動(dòng)機(jī)的剖示圖。
圖6～10是本發(fā)明的幾種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是本發(fā)明的基本單元-雙環(huán)雙輪球面式三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12是各種系列旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)相互演變的示意圖。
現(xiàn)以本發(fā)明的最簡(jiǎn)單元-雙環(huán)雙輪平面式三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)為例對(duì)本發(fā)明作具體闡述參照附圖1，球環(huán)氣缸(7)由雙環(huán)形缸體(1)和其內(nèi)安裝的一對(duì)互閉嚙合的動(dòng)力齒輪(3)圍成。兩個(gè)動(dòng)力齒輪(3)上各有一個(gè)動(dòng)力齒(5)和一個(gè)深陷的讓齒槽(4)，讓齒槽的底部開有圓弧形旋轉(zhuǎn)槽(11)，動(dòng)力齒輪(3)的圓周布滿密封齒(6)，靠近邊緣處裝有密封環(huán)(12)。參見圖2，缸體底座(2)中央嵌有密封塊(21)，底部有潤油孔(20)與之相通，下面有潤油管(29)輸送潤滑油為其潤滑。密封塊(21)兩側(cè)對(duì)稱開有排氣口(15)，下面由換氣管(23)控制(見圖3)，可以對(duì)換開閉。缸體底座(2)的軸孔內(nèi)衫有偏心軸套(17)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)改變兩軸心之間的距離而不出現(xiàn)縫隙。缸體(1)內(nèi)壁也衫有偏心缸瓦(13)以改變缸心距離。缸體底座(2)兩旁對(duì)稱挖有圓弧形分氣槽(16)，里面裝有調(diào)節(jié)瓦(9)，調(diào)氣瓦內(nèi)開槽裝有火花塞或電熱絲(10)，調(diào)氣瓦(9)將分氣槽(16)分成兩段，前段為導(dǎo)氣槽(18)，后段為導(dǎo)熱槽(19)。導(dǎo)氣槽(18)前端開有進(jìn)氣口(8)，進(jìn)氣口內(nèi)設(shè)有單向遏流閥，與進(jìn)氣管(30)相連。調(diào)氣瓦(9)在分氣槽(16)內(nèi)移動(dòng)，能改變導(dǎo)氣槽(18)與導(dǎo)熱槽(19)的長度。缸體底座(2)兩邊的結(jié)構(gòu)完全相同且關(guān)于中心對(duì)稱，便于實(shí)現(xiàn)雙向旋轉(zhuǎn)。
三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況如下兩個(gè)動(dòng)力齒輪(3)緊密嚙合，將中央封閉，與動(dòng)力齒(5)及雙環(huán)形缸體(2)圍成密閉的球環(huán)氣缸(7)。兩個(gè)動(dòng)力齒(5)自嚙合處向兩旁背道而馳，球環(huán)氣缸(7)容積不斷擴(kuò)大，形成低壓區(qū)。隨即，動(dòng)力齒輪(3)上的旋轉(zhuǎn)槽(11)和讓齒槽(4)掃至導(dǎo)氣槽(18)上方，將球環(huán)氣缸(7)與導(dǎo)氣槽(18)勾通，封閉在導(dǎo)氣槽(18)內(nèi)的混合油汽立即被吸入球環(huán)氣缸(7)。旋轉(zhuǎn)槽(11)在導(dǎo)氣槽(18)上方掃過時(shí)，新鮮混合油汽自進(jìn)氣口(8)經(jīng)由導(dǎo)氣槽(18)、旋轉(zhuǎn)槽(11)及讓齒槽(4)不斷進(jìn)入球環(huán)氣缸(7)進(jìn)行吸氣沖程。當(dāng)旋轉(zhuǎn)槽(11)轉(zhuǎn)至導(dǎo)氣槽(18)末端，被調(diào)氣瓦(9)的前段封住，新鮮混合油汽被封在導(dǎo)氣槽(18)內(nèi)，與球環(huán)氣缸(7)隔離，吸氣結(jié)束。調(diào)氣瓦(9)的位置不同，導(dǎo)氣槽(18)的長度就不同，球環(huán)氣缸就吸入不同量的新鮮混合油汽。隨后旋轉(zhuǎn)槽(11)掃至調(diào)氣瓦(9)上方，球環(huán)氣缸(7)內(nèi)的混合油汽觸及到調(diào)氣瓦(9)內(nèi)的紅熱電熱絲(10)，立即點(diǎn)燃引爆，產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)動(dòng)力齒(5)拖動(dòng)動(dòng)力齒輪(3)高速旋轉(zhuǎn)作功。接著，旋轉(zhuǎn)槽(11)便在導(dǎo)熱槽(19)上方掃過，一部分高溫燃?xì)鉀_進(jìn)導(dǎo)熱槽(19)，接觸到電熱絲(10)上，為電熱絲加熱，維持電熱絲的高溫恒熱狀態(tài)，為下一次點(diǎn)火準(zhǔn)備紅熱的電熱絲。動(dòng)力齒輪(3)在高壓燃?xì)獾耐苿?dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，燃?xì)庋概蛎?，將燃?xì)鈨?nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)力齒輪高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，由轉(zhuǎn)軸(31)將動(dòng)力向外輸出。動(dòng)力齒(5)轉(zhuǎn)過排氣口(15)時(shí)，燃?xì)庠谇颦h(huán)氣缸(7)內(nèi)充分膨脹，壓強(qiáng)已降至很低，并沖出排氣(15)向外排氣。隨后，高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力齒輪(3)靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)動(dòng)力齒(5)轉(zhuǎn)過嚙合處隨即進(jìn)入下一次循環(huán)，在轉(zhuǎn)動(dòng)功的同時(shí)由動(dòng)力齒(5)將上一次循環(huán)產(chǎn)生的燃?xì)馔瞥雠艢?15)。就這樣周而復(fù)始地進(jìn)行吸氣、燃爆作功/同時(shí)排氣的沖程循環(huán)，源源不斷向外輸出動(dòng)力。
本發(fā)明的輸出功率是由旋轉(zhuǎn)閥門控制的，通過改變進(jìn)氣的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)閥門包括分氣槽(16)、調(diào)氣瓦(9)旋轉(zhuǎn)槽(11)及讓齒槽(4)。旋轉(zhuǎn)閥門是這樣工作的調(diào)氣(9)在分氣槽(16)內(nèi)移到某個(gè)位置后固定，導(dǎo)氣槽(18)的長度隨之確定。旋轉(zhuǎn)槽(11)和讓齒槽(4)旋轉(zhuǎn)掃過導(dǎo)氣槽(18)上方，將球環(huán)氣缸(7)與導(dǎo)氣槽(18)內(nèi)的進(jìn)氣口(8)連通，新鮮混合油汽自進(jìn)氣口(8)經(jīng)由導(dǎo)氣槽(18)、旋轉(zhuǎn)槽(11)和讓齒槽(4)進(jìn)入球環(huán)氣缸(7)，旋轉(zhuǎn)槽(11)在導(dǎo)氣槽(18)上方連續(xù)掃過時(shí)，球環(huán)氣缸(7)不斷吸入新鮮混合油汽，旋轉(zhuǎn)槽(11)轉(zhuǎn)到導(dǎo)氣槽(18)末端即調(diào)氣瓦(9)前端時(shí)被調(diào)氣瓦(9)封住，吸氣結(jié)束。調(diào)氣瓦(9)位置不同，導(dǎo)氣槽(18)的長度就不同，進(jìn)入球環(huán)氣缸(7)內(nèi)的混合油汽的量便隨之改變，燃燒后放出不同的熱量，從而輸出不同的功率。
本發(fā)明提供的發(fā)動(dòng)機(jī)可以聯(lián)接燃油壓氣機(jī)以提高進(jìn)氣壓力，或與油門結(jié)合控制，用調(diào)節(jié)進(jìn)油量、改變進(jìn)氣量和增大進(jìn)氣壓三種方式調(diào)節(jié)功率，實(shí)現(xiàn)了功率的三極調(diào)控。為使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力均勻輸出，轉(zhuǎn)軸(31)上套裝卵形齒輪(27)，在不同的沖程按不同的傳動(dòng)比傳動(dòng)，例如在作功沖程時(shí)傳動(dòng)比增大，在吸氣沖程時(shí)傳動(dòng)比減小，以保證輸出的功率穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速均勻。混合油汽中燃油與空氣的混合比例適當(dāng)，進(jìn)氣量任意改變均能恰巧燃盡。調(diào)氣瓦(9)在總長度不變的分氣槽(16)內(nèi)移動(dòng)，引起導(dǎo)氣槽(18)和導(dǎo)熱槽(19)的長度此增彼減，吸氣沖程與作功沖程的長度比顯著變化。燃油在相對(duì)較長的球環(huán)氣缸內(nèi)完全燃燒，充分膨脹，由高溫高壓一直降至常溫常壓，故熱效率極高。排氣時(shí)燃?xì)鈮簭?qiáng)已經(jīng)很低，不會(huì)產(chǎn)生多大的氣流沖擊聲，而且無濃煙，不易積碳，大大減輕了煙氣污染。
兩個(gè)排氣口(15)的對(duì)換開閉由缸體底座(2)內(nèi)的換氣管(23)控制。參見圖3，換氣管(23)為一端開有半圓形豁口的中空?qǐng)A管，下面與排氣管(22)相通。轉(zhuǎn)動(dòng)換氣管(23)，排氣管(22)和兩個(gè)排氣口(15)可以兩兩相通，也可以三者同時(shí)連通或封閉。發(fā)動(dòng)機(jī)需要改換旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，只需旋擰換氣管(23)，將排氣管(22)與兩個(gè)排氣口(15)對(duì)換接通，再將兩個(gè)調(diào)氣瓦(9)位置對(duì)換，即將調(diào)氣瓦(9)移到導(dǎo)氣槽(18)的最前端封住進(jìn)氣口(8)，將另一個(gè)原來已封住進(jìn)氣口的調(diào)氣瓦移開并調(diào)至適當(dāng)功率的位置，即可迅速實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)換向。換向的過渡過程中，動(dòng)力齒(5)前方空腔已被換氣管(23)和進(jìn)氣口(8)內(nèi)的單向遏流閥堵死，形成封閉的壓縮腔。動(dòng)力齒輪(3)因慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，將前方的封閉氣體迅速壓縮，氣體壓強(qiáng)猛增并阻止動(dòng)力齒輪向前轉(zhuǎn)動(dòng)，直到反推動(dòng)力齒輪反向回轉(zhuǎn)，隨后壓縮氣體膨脹壓強(qiáng)降低至負(fù)壓，進(jìn)氣口(8)內(nèi)的單向遏流閥打開，進(jìn)氣口開放，隨即進(jìn)行吸氣和燃爆作功，恢復(fù)到正常的三沖程循環(huán)，反向高速旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的密封系統(tǒng)包括密封環(huán)(12)、密封塊(21)、密封齒(6)、缸蓋(26)及發(fā)條螺栓(28)、偏心軸套(17)和偏心缸瓦(13)。密封環(huán)(12)包繞著整個(gè)動(dòng)力齒輪(3)，與密封塊(21)一起圍成雙環(huán)形，將球環(huán)氣缸(7)包緊封嚴(yán)，防止漏氣，減少功率損耗。密封環(huán)(12)由彈力環(huán)壓緊在分氣槽(16)上方，與調(diào)氣瓦(9)一起將導(dǎo)氣槽(18)和導(dǎo)熱槽(19)隔開封嚴(yán)，防止動(dòng)力齒輪在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)高溫燃?xì)庖紝?dǎo)氣槽(18)內(nèi)的新鮮混合油汽，避免炸缸。
動(dòng)力齒輪(3)外緣布滿密封齒(6)，密封齒具有同步傳動(dòng)、密封和清除積碳的作用。密封齒(6)相互嚙合傳動(dòng)，使動(dòng)力齒(5)與讓齒槽(4)同步旋轉(zhuǎn)，保證讓齒槽(4)準(zhǔn)確讓過動(dòng)力齒(5);動(dòng)力齒(5)和讓齒槽(4)的齒廓曲線為漸開線，擺線或雙圓弧共軛齒廓曲線，動(dòng)力齒與讓齒槽作無側(cè)隙和無頂隙嚙合，在讓齒過程中始終保持密封。密封齒(6)交錯(cuò)密排緊密嚙合，構(gòu)成屈曲彎道(見圖1中央)，球環(huán)氣缸(7)內(nèi)氣體很難通過，不容易泄露跑氣。動(dòng)力齒輪(3)傳動(dòng)時(shí)，密封齒(6)相互擠壓嚙合，齒面間產(chǎn)生巨大壓力，具有強(qiáng)大的密封作用，而且燃?xì)鈮簭?qiáng)越大，嚙合越緊，密封越嚴(yán)。密封齒長期使用齒面大量磨損后，仍能嚙合傳動(dòng)，齒面壓力依然很大，密封作用絲毫不減;密封齒(6)嚙合傳動(dòng)中，齒頂與齒槽、齒面與齒面相對(duì)滑動(dòng)，相互磨擦擠壓，將粘附在齒面上的碳黑磨掉，隨燃?xì)馀懦龈淄猓孕星宄e碳。
參照附圖5，缸蓋(26)壓進(jìn)環(huán)形缸體(1)內(nèi)，由發(fā)條螺栓(28)自動(dòng)鎖緊。發(fā)條螺栓的結(jié)構(gòu)見圖4所示，螺栓(25)外圍纏繞著發(fā)條(24)，發(fā)條另一端固定在缸蓋(26)上。動(dòng)力齒輪(3)長期運(yùn)轉(zhuǎn)，兩個(gè)側(cè)面嚴(yán)重磨損而出現(xiàn)間隙時(shí)，缸蓋(26)對(duì)動(dòng)力齒輪(3)的壓力減小并低于正常值，發(fā)條(24)便會(huì)借自身貯存的彈力扭矩將螺栓(25)擰進(jìn)缸體(1)，缸蓋(26)被壓進(jìn)缸體，重新貼緊動(dòng)力齒輪(3)，維持缸蓋(26)對(duì)動(dòng)力齒輪(3)的合適壓力，使動(dòng)力齒輪在長期工作中始終保持良好的密封。
環(huán)形缸體(1)內(nèi)壁衫有偏心缸瓦(13)，缸蓋(26)及缸體底座(2)的軸孔內(nèi)衫有偏心軸套(17)，能改變兩軸之間的距離。偏心軸套(17)由一個(gè)或多個(gè)偏心圓環(huán)套筒緊密套在一起構(gòu)成，能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使軸心在一定范圍內(nèi)移動(dòng)而不出現(xiàn)絲毫縫隙，軸間距調(diào)整好后，偏心軸套便會(huì)自鎖不動(dòng)。偏心缸瓦(13)與偏心軸套(17)的工作原理相同。轉(zhuǎn)軸(31)和動(dòng)力齒輪(3)長期使用嚴(yán)重磨損后，會(huì)向兩旁退讓，軸間距增大，密封齒(6)嚙合處出現(xiàn)較大縫隙，密封性明顯下降。這時(shí)可以旋擰偏心軸套(17)縮小軸間距，使轉(zhuǎn)軸(31)向中央靠攏，密封齒(6)又重新靠緊嚙合，封嚴(yán)球環(huán)氣缸(7)。同時(shí)，偏心缸瓦(13)也要作相應(yīng)的調(diào)整，使球環(huán)氣缸(7)中心與轉(zhuǎn)軸(31)中心重合。偏心缸瓦(13)長期磨損后，內(nèi)徑會(huì)擴(kuò)大，動(dòng)力齒(5)能向外伸出，壓緊偏心缸瓦(13)，將球環(huán)氣缸密閉封嚴(yán)。偏心軸套可廣泛應(yīng)用于其它傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸座上，以調(diào)整軸間距離。
上述密封系統(tǒng)使缸體和動(dòng)力齒輪的任何表面出現(xiàn)磨損間隙后都能自動(dòng)彌合封嚴(yán)，維持發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保障功率的最大輸出。
本發(fā)明提供的發(fā)動(dòng)機(jī)不存在壓縮沖程，并有自動(dòng)點(diǎn)火裝置，因此燃油種類不受限制，汽油、柴油、醇類等多種有機(jī)燃料均能使用。其中醇類作燃料，燃燒產(chǎn)物清潔，無煙氣污染。目前開發(fā)醇類燃料為減輕世界空氣污染已引起社會(huì)的普遍關(guān)注。用乙醇作燃料具有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)乙醇的汽化溫度很低，為78℃，低于沸水溫度，氣缸的余熱就能使其汽化。利用乙醇汽化溫度低的特點(diǎn)可以省去霧化裝置，使發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化;汽化的高壓乙醇蒸汽壓入氣缸能增大混合汽的壓強(qiáng)，大幅度提高功率;蒸汽溫度高，點(diǎn)火也很容易;乙醇汽化時(shí)還能帶走大量的熱量，為缸體降溫，用乙醇燃料兼作冷卻液，在氣缸周圍及冷卻孔(14)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)能構(gòu)成高效率的冷卻系統(tǒng)。
本發(fā)明還可以作為燃油壓氣機(jī)，執(zhí)行吸氣和壓縮二沖程，為進(jìn)行作功和排氣沖程的動(dòng)力機(jī)提供壓縮霧化燃油，成為吸氣、壓縮，作功、排氣的雙二沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
以上介紹的雙環(huán)雙輪平面式三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是本發(fā)明的最簡(jiǎn)實(shí)施例，現(xiàn)公開本發(fā)明的基本單元及由此推廣續(xù)展的各種類型的旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)參照?qǐng)D11，本發(fā)明的基本單元-雙環(huán)雙輪球面式三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)-封閉在半徑不同的同心球面圍成的夾層空間內(nèi)。一對(duì)互閉嚙合的圓錐動(dòng)力齒輪(3)的側(cè)面與兩球面貼合，動(dòng)力齒(5)的齒根和齒頂端面旋轉(zhuǎn)劃過的雙層環(huán)形回轉(zhuǎn)面與兩個(gè)同心球面圍成球環(huán)氣缸(7)。兩個(gè)圓錐動(dòng)力齒輪(3)自嚙合處沿球面向兩旁伸展，隨著動(dòng)力齒輪半徑的增大，兩軸之間的交角α逐漸增大，由0°連續(xù)變化至180°，球環(huán)氣缸(7)所在平面之間的夾角隨之改變，在0°～360°之間連續(xù)變化。兩個(gè)同心球面的半徑可以是任意的，若球面半徑趨近于無窮大時(shí)，其上的部分球面就變成平面，形成平面式發(fā)動(dòng)機(jī)。若其中一個(gè)球面半徑為零，則成為一個(gè)球面，形成圓球式發(fā)動(dòng)機(jī)，或稱作動(dòng)力球;圓錐動(dòng)力齒輪(3)的錐頂角β可在0°～360°之間任意選取，當(dāng)錐頂角β為0°時(shí)圓錐動(dòng)力齒輪演變成外嚙合圓柱動(dòng)力齒輪，錐頂角β為180°時(shí)成為平板圓錐動(dòng)力齒輪，錐頂角為360°時(shí)成為內(nèi)嚙合圓柱動(dòng)力齒輪;圓錐動(dòng)力齒輪(3)上有至少一個(gè)動(dòng)力齒(5)和至少一個(gè)讓齒槽(4)，其齒廓曲線為漸開線、擺線或雙圓弧等共軛齒廓曲線;動(dòng)力齒輪(3)上的密封齒(6)的齒數(shù)可以是任意的，齒數(shù)為零時(shí)就成為無齒動(dòng)力光輪了，需要聯(lián)接同步齒輪，當(dāng)多個(gè)動(dòng)力齒輪串套在同一根轉(zhuǎn)軸上時(shí)，動(dòng)力齒和讓齒槽順次連接聯(lián)成完整的齒輪，無須聯(lián)接同步齒輪也可同步傳動(dòng)。
多個(gè)動(dòng)力齒輪(3)在至少兩個(gè)球環(huán)的氣缸內(nèi)互成0°～180°之間任意交角內(nèi)、外嚙合傳動(dòng)，將動(dòng)力按不同方向傳輸。多個(gè)球環(huán)氣缸(7)在同心球面夾層空間內(nèi)可聯(lián)成開鏈?zhǔn)交驀砷]環(huán)式，如圖6、圖9和圖10所示。每個(gè)球環(huán)氣缸可同時(shí)內(nèi)接或外接多個(gè)球環(huán)氣缸，如圖7、圖8所示。參照?qǐng)D12，多個(gè)圓錐動(dòng)力齒輪可密排圍成一個(gè)圓圈，各個(gè)動(dòng)力齒輪的軸線匯交于球心，形成圓錐形。圓錐的兩條對(duì)稱母線所夾的角為錐頂角β。各動(dòng)力齒輪沿著球面同時(shí)上下移動(dòng)，錐頂角β在0°～360°之間連續(xù)變化，成為星形滾針式發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖12A處所示。在各個(gè)動(dòng)力齒輪的內(nèi)外或上下公切面套蓋半徑更大的圓錐動(dòng)力齒輪，成為止推軸承式發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖12B處所示。當(dāng)錐頂角β接近零度或球面半徑趨近于無窮大時(shí)演變?yōu)闈L柱軸承式發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖12C處所示。上述各種類型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合起來，任意組合，可演變成為各種系列的旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)1、突破了傳統(tǒng)的四沖程循環(huán)方式，去掉了作負(fù)功的壓縮沖程而采用吸氣、作功/排氣的三沖程循環(huán)方式，提高了功率，拓寬了燃油種類，起動(dòng)也變得輕巧省力。
2、功率的調(diào)節(jié)一改以往的油門控制和外接燃油壓氣機(jī)形式，另外采用了旋轉(zhuǎn)閥門控制改變進(jìn)氣量的方式，實(shí)現(xiàn)了功率的三極調(diào)控。
3、油耗低，熱效率高。在調(diào)節(jié)進(jìn)氣量的同時(shí)，改變了作功沖程與吸氣沖程的長度比，燃?xì)饪沙浞峙蛎?，由高溫高壓降至常溫常壓，?shí)現(xiàn)了能量的最大限度轉(zhuǎn)換，能以極低的耗油量獲得極高的熱效率。
4、密封性強(qiáng)。密封齒擠壓嚙合、動(dòng)力齒徑向微伸、偏心軸套改變軸間距而不出現(xiàn)縫隙、發(fā)條螺栓對(duì)缸蓋自動(dòng)鎖緊，使得缸體及動(dòng)力齒輪的任何表面出現(xiàn)磨損間隙時(shí)均能自行彌合封嚴(yán)。
5、作功方位廣。動(dòng)力齒輪和球環(huán)氣缸可互成任意角度，能根據(jù)工作需要改換作功方位，組合成各種形式，轉(zhuǎn)軸可互成任何角度輸出動(dòng)力。
6、轉(zhuǎn)速高，比功率大。球環(huán)氣缸為雙環(huán)或多環(huán)形式，工作腔大，燃?xì)庋刈钔鈬鞴?，扭轉(zhuǎn)力矩大。無跳動(dòng)構(gòu)件，運(yùn)行平穩(wěn)，換向迅速。轉(zhuǎn)軸中空，散熱性好，空冷即可，而且結(jié)構(gòu)輕巧，功率重量比大。
7、用途廣泛?？捎米鞲鞣N內(nèi)燃機(jī)車的發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)用于核電站、火力發(fā)電站可替代汽輪機(jī)發(fā)電，可作為潛水艇的推進(jìn)器。雙輪對(duì)旋時(shí)無自轉(zhuǎn)力矩，極適于作航空發(fā)動(dòng)機(jī)，可用作直升飛機(jī)的對(duì)旋螺漿發(fā)動(dòng)機(jī)，垂直起落戰(zhàn)斗機(jī)的升力風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。在中空轉(zhuǎn)軸內(nèi)安裝強(qiáng)力渦輪螺漿風(fēng)扇，可替代耗油巨大的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)成為大推重比的高效高速輕型航空發(fā)動(dòng)機(jī)。在壓縮氣體或高壓液體的驅(qū)動(dòng)下可作為氣動(dòng)馬達(dá)和液壓馬達(dá)。在原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)下可成為空壓機(jī)、齒輪泵、輸液泵等。可廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事國防建設(shè)及航空、航海和陸路交通事業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。
權(quán)利要求
1.一種三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括缸體(1)、動(dòng)力齒輪(3)、球環(huán)氣缸(7)、分氣槽(16)、調(diào)氣瓦(9)、電熱絲(10)、進(jìn)氣口(8)、排氣口(15)、換氣管(23)、卵形齒輪(27)、偏心軸套(17)、缸蓋(26)和發(fā)條螺栓(28)，其特征在于至少兩個(gè)互閉嚙合的動(dòng)力齒輪在高壓燃汽、壓縮氣體或液體的驅(qū)動(dòng)下，在至少兩個(gè)球環(huán)的氣缸內(nèi)互成任意交角同步旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)閥門控制和改變進(jìn)氣量來調(diào)節(jié)輸出功率。
2.三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)采用吸氣、燃爆作功/排氣的三沖程循環(huán)方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是球環(huán)氣缸(7)由半徑任意的同心球面(包括平面，相當(dāng)于半徑為無窮大的部分球面)和動(dòng)力齒(5)齒頂端面旋轉(zhuǎn)劃過的環(huán)形回轉(zhuǎn)面圍成，至少兩個(gè)球環(huán)的氣缸在同心球面夾層空間內(nèi)互成0°～360°之間任意角度聯(lián)成開鏈?zhǔn)交驀砷]環(huán)式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是動(dòng)力齒輪(3)為0°～360°之間任意錐度的內(nèi)外嚙合圓錐動(dòng)力齒輪和圓柱動(dòng)力齒輪，至少兩個(gè)動(dòng)力齒輪在至少兩個(gè)球環(huán)的氣缸內(nèi)互成0°～180°之間任意交角嚙合傳動(dòng)，動(dòng)力齒輪可以內(nèi)嚙合或外嚙合多個(gè)動(dòng)力齒輪，多個(gè)動(dòng)力齒輪可排成開鏈狀或圍成閉環(huán)狀，其內(nèi)外或上下公切面可套蓋0°～360°之間任何錐度的內(nèi)外嚙合圓錐動(dòng)力齒輪或圓柱動(dòng)力齒輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求4所述的三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是密封齒數(shù)任意的動(dòng)力齒輪(包括無齒動(dòng)力光輪)上有至少一個(gè)動(dòng)力齒(5)和至少一個(gè)讓齒槽(4)，其齒廓曲線為漸開線、擺線或雙圓弧等共軛齒廓曲線，動(dòng)力齒輪(3)上開有旋轉(zhuǎn)槽(11)，動(dòng)力齒可沿徑向伸縮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4和5所述的三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是動(dòng)力齒輪(3)上裝有密封環(huán)(12)，缸體底座(2)中央嵌有密封塊(21)，有潤油孔(20)與之相通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是缸體底座(2)上設(shè)有圓弧形分氣槽(16)，分氣槽內(nèi)裝有可移動(dòng)的調(diào)氣瓦(9)，調(diào)氣瓦內(nèi)裝有火花塞或電熱絲(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是排氣口(15)的對(duì)換開閉由換氣管(23)轉(zhuǎn)動(dòng)控制，換氣管中空并開有豁口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是缸體(1)內(nèi)壁衫有偏心缸瓦(13)，缸蓋(26)和缸體底座(2)的軸孔內(nèi)衫有偏心軸套(17)，可以改變缸心距和軸間距而不出現(xiàn)縫隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是缸蓋(26)或缸體底座(2)可以壓進(jìn)環(huán)形缸體(1)，由發(fā)條螺栓(28)自動(dòng)鎖緊。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)作為燃油壓氣機(jī)完成吸氣、壓縮二沖程，為進(jìn)行作功和排氣沖程的發(fā)動(dòng)機(jī)提供壓縮霧化燃油，成為吸氣、壓縮，作功、排氣的雙二沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三沖程旋轉(zhuǎn)球環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是至少兩個(gè)互閉動(dòng)力齒輪在至少兩個(gè)球環(huán)的氣缸內(nèi)每旋轉(zhuǎn)一周完成吸、爆/排三沖程。由旋轉(zhuǎn)閥門控制和改變作功沖程與吸氣沖程的長度比，可獲得極高的熱效率，實(shí)現(xiàn)了功率的三極調(diào)控，正反轉(zhuǎn)換向迅速。偏心軸套可改變軸間距而無縫隙，缸蓋能壓進(jìn)環(huán)形缸體并由發(fā)條螺栓自動(dòng)鎖緊，缸內(nèi)任何表面磨損后均能自行彌合封嚴(yán)。中空轉(zhuǎn)軸內(nèi)安裝強(qiáng)力渦輪槳扇可成為大推重比高效高速輕型航空發(fā)動(dòng)機(jī)，可作氣液壓機(jī)、馬達(dá)及泵等多用。
文檔編號(hào)F02B75/02GK1070451SQ9210993
公開日1993年3月31日 申請(qǐng)日期1992年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月29日
發(fā)明者劉忠臣 申請(qǐng)人:劉忠臣