專利名稱：對稱活葉片發(fā)動機的制作方法
1、對稱活葉片發(fā)動機屬勻速旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃發(fā)動機工業(yè)機械技術領域范籌。
本發(fā)明涉及到缸體材料選擇問題及其型面硬度的加工方法。
2、本人認為，發(fā)明就是使現(xiàn)有技術提高到一個史無前例的高水平節(jié)段。發(fā)明的前途是無止境的。發(fā)明的實現(xiàn)比現(xiàn)有技術必須要提高工作效率或節(jié)約用料等有益的積極效果，否則發(fā)明是無用處的。
具不完全檢索，與該發(fā)動機接近的同類發(fā)動機有專利局資料公開號是GK86103105葉片式雙轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機和機械工業(yè)出版社出版的由朱仙鼎主編的《特種發(fā)動機》一書中介紹的勻速型刮片式旋轉(zhuǎn)發(fā)動機及美國瑪羅利公司研制的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機。這幾種發(fā)動機在一個缸體上同一時間內(nèi)只能進行一個工作循環(huán)過程。它們的運動副承載很高的燃油爆發(fā)側(cè)壓力;在增壓進氣方面沒有提及對利用散熱器熱能和風扇推動力的技術;對葉片的密封結(jié)構也沒有提出新的方案。
3、以上幾種發(fā)動機，包括常規(guī)發(fā)動機和三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機的運動副均要承載很高的燃油爆發(fā)側(cè)壓力，使機械效率有一定影響，并增加軸瓦的磨損。散熱器熱能及風扇的動能白白浪費，使發(fā)動機熱效率不能提高。而且體積、重量、制造裝配程序和原材料節(jié)約方面也不理想。對稱活葉片發(fā)動機能在通用常規(guī)發(fā)動機一些零部件的基礎上使其體積縮小、重量減輕、節(jié)約用村、精減加工裝配程序，磨損減少，使用壽命長，提高熱效率、降低油料消耗，為人類節(jié)約能源，減少排氣中的有害氣體，保護人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境。
4、對稱活葉片發(fā)動機的結(jié)構和工作過程對稱活葉片發(fā)動機的基本系統(tǒng)組成與其它發(fā)動機大致一樣，其特點是風扇、渦輪雙重增壓進氣系統(tǒng)，對稱做功的氣缸，簡化活葉片的密封結(jié)構三部分是該發(fā)動機創(chuàng)新之處，如

圖1所示。
4.1對稱活葉片發(fā)動機的結(jié)構4.1.1轉(zhuǎn)子葉片組轉(zhuǎn)子葉片組是該發(fā)動機的心臟，也是該機的動力傳輸機構，其轉(zhuǎn)子與主軸為一整體，如圖1件22、25所示。轉(zhuǎn)子徑表面復襯絕熱材料，如圖1件33;轉(zhuǎn)子內(nèi)裝有10個每隔36°相位差且兩兩相稱的活葉片，如圖1件18、19(在一定情況下可以簡為8個每隔45°相位差的活葉片)，與缸體形成隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而變化的10個變動的工作室;轉(zhuǎn)子兩端面近外圍處和嵌片面近外端處各有氣封環(huán)(片)、油封環(huán)(片)及支承這些零件的彈簧;轉(zhuǎn)子內(nèi)20個嵌片面各有機油出口，供活葉片潤滑之用;活葉片內(nèi)端有外張彈簧，將活葉片緊緊壓向缸體型面和端面，活葉片隨旋轉(zhuǎn)在外張彈簧的作用下徑向往復運動;每個活葉片分主活葉片和小活葉片，兩葉片間由三角形凸凹吻合為一整體，如圖1件18、19和圖5所示。
4.1.2缸體與端蓋缸體分內(nèi)外兩層，如圖1件15所示，外層成近似長方形外體，內(nèi)層是四個對稱分部的氣缸，氣缸型線為凸輪曲線形成，兩曲線用小于到中心距半徑的圓弧連接，幾何中心與轉(zhuǎn)子幾何中心一致，分別以100°80°相位差分置，如圖2所示。內(nèi)外兩層間為環(huán)形加強筋，并可加快傳熱速度，中間裝有冷卻水。在缸體上相互對稱的兩個壓縮區(qū)和燃燒區(qū)適當位置上分別裝有噴油器及點火器，如圖1件29、30。缸體兩端有前后端蓋，如圖1件13、16，前端蓋內(nèi)有增壓渦輪傳動齒輪和其它輔助部件的傳動齒輪及其傳動軸。如圖1件35、37、39所示。前、后兩端蓋下部各有機油瀉油槽溝，為機油回路通道。
4.1.3雙重增壓進氣系統(tǒng)雙重增壓進氣系統(tǒng)，如圖1件2、3、4、5、6、40等部件所示，其特點是風扇和渦輪在同一軸上，風扇后的空氣濾清器的周圍設有集氣斗，在集氣斗進氣向底部裝有進氣壓力調(diào)節(jié)器，隨進氣壓力的改變而改變開起度。
4.2對稱轉(zhuǎn)子發(fā)動機的工作循環(huán)過程
4.2.1該發(fā)動機的工作循環(huán)過程如圖3所示，它與往復四沖程發(fā)動機和三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機一樣均有吸氣、壓縮、膨脹做功和排氣四個沖程的工作循環(huán)過程。
空氣首先經(jīng)散熱器吸收熱能進行預熱，經(jīng)風扇初步加壓，再經(jīng)集氣斗、空氣濾清器濾清后進入增壓渦輪再次增壓，輸送入發(fā)動機進氣口。經(jīng)雙重增壓的空氣從進氣口吸入，隨葉片的移動而進行壓縮，與高壓燃油霧層狀混合后移至點火區(qū)域而被點燃，進行燃燒膨脹做功，經(jīng)燃燒膨脹做功后的尾氣送往渦輪增壓器，再次對渦輪做功，最后排入大氣中。二個工作區(qū)域隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)進行對稱、等時、等容、等壓、等功率的周而復始的二個工作循環(huán)過程，且前后二次做功連續(xù)重疊而不間斷。大概示功圖如圖4所示。
在往復四沖程發(fā)動機中，曲軸旋轉(zhuǎn)720°做一次功，往復二沖程發(fā)動機，曲軸旋轉(zhuǎn)360°做一次功，在三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機中轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周做三次功，對稱活葉片發(fā)動機轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，各活葉片工作室進行二次做功，10個活葉片共進行20次做功。
4.2.2活葉片結(jié)構的密封如圖5所示，在活葉片與缸體型面及兩端蓋面的密封上，主活葉片在外張彈簧的作用下，緊緊壓向缸體型面，由于主、小活葉片間的斜面作用，葉片兩端與端蓋面也緊緊壓合。
在發(fā)動機使用前，因加工和裝配的問題難免會出現(xiàn)b間隙，但經(jīng)一段時間的磨合后，小活葉片沿三角形凹凸上移，b間隙消失，提高了密封效果。
在葉片與轉(zhuǎn)子的密封上，葉片兩端的磨損也由于小活葉上移而得到補償，活葉片截面四邊無間隙，給兩邊密封帶來方便，從而減化活葉片的密封結(jié)構。
5、對稱活葉片發(fā)動機與葉片式雙轉(zhuǎn)子發(fā)動機和往復發(fā)動機及三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機相比所具有的優(yōu)點和積極效果。
5.1體積小、重量輕，結(jié)構簡單緊湊，節(jié)約用材，精減加工程序。
眾所周知三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機的體積和重量均優(yōu)于往復發(fā)動機，一臺100馬力的三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機一般要有2個相應的缸體和2個轉(zhuǎn)子，就是公開號為GK86103105的葉片式雙轉(zhuǎn)子發(fā)動機也得有2個相應的缸體和轉(zhuǎn)子。而一臺100馬力的對稱活葉片發(fā)動機只須1個體積和重量大致相當?shù)母左w和轉(zhuǎn)子，且不須增設任何配平部件。此外，由于可以采用在氣缸內(nèi)持續(xù)噴油及持續(xù)點火，還可以精減供油系和點火系的零部件，由主、小活葉片組成的活葉片既簡單又耐用。因此，該機較三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機和葉片式雙轉(zhuǎn)子發(fā)動機的體積與重量還要減少近1/3，不但節(jié)約了用料，大大降低成本，且結(jié)構也簡單緊湊，又精減制造加工裝配程序。
5.2振動小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、噪聲低。
該機的10個活葉片對稱分置，兩個工作循環(huán)過程中的每個沖程成對稱、等時、等容、等壓、等功率連續(xù)性工作，慣性力相互抵銷，使工作起來振動小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低。
由于對稱做功，軸與軸承承載燃油爆發(fā)壓力相互抵消，使磨擦力很小，磨損減少，軸瓦使用時間也相應延長。凸輪曲線形成的氣缸型面可提高缸體的耐磨性和密封性。轉(zhuǎn)子與主軸為一整體，提高了傳輸?shù)目煽啃院湍途眯浴?br> 5.3機械損失小，熱效率高，燃油經(jīng)濟，排出有害氣體減少。
5.3.1活塞、連桿機構有連桿小頭、曲軸頸、主軸瓦三個主要承載燃油爆發(fā)壓力的運動副，如圖6b所示;三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機有偏心軸承和主軸承二個主要承載燃油爆發(fā)壓力的運動副，如圖6a1、a2所示;其它旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機也有主軸瓦承載燃油爆發(fā)壓力的運動副，由于轉(zhuǎn)子徑面較大且側(cè)壓力很高，如圖6c所示;對稱活葉片發(fā)動機主要承載燃油爆發(fā)壓力的運動副成對稱壓力，則相互抵消，磨擦力極小，使機械損失減少，如圖6d所示，從而提高了機械效率。
5.3.2往復發(fā)動機和三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機均有上一個工作循環(huán)的殘氣留于下一個工作循環(huán)過程中，工作室內(nèi)殘留有積炭，對燃燒質(zhì)量有一定的影響，而對稱活葉片發(fā)動機無殘氣參於工作循環(huán)，工作室內(nèi)無積炭，燃油能較完全地燃燒，使燃燒質(zhì)量提高，尾氣中的有害氣體有所降低，減少環(huán)境污染。
5.3.3進入工作室內(nèi)的氣體是經(jīng)散熱器吸收一定的熱量，使散熱器熱量得到一定利用，工作室氣體溫度增加;轉(zhuǎn)子徑表面又有絕熱材料，不但使轉(zhuǎn)子內(nèi)部溫度不致過高，機油不易老化，減少焦著，而又減少工作室熱量的損失，提高了工作室的熱效率。
5.3.4其它發(fā)動機只作散熱用的風扇的推進力在該機上用作進氣的初步加壓上而得到利用，與增壓渦輪雙重增壓，使進氣壓力增高，活葉片背壓力增加，工作效率也相應提高。(該機冷即水集中，蒸汽熱量易收集，可增設蒸汽渦輪，對熱能進一步充分利用，提高更高的熱效率。)
如果說帶增壓進氣裝置的發(fā)動機可使熱效率提高了7-10%，絕熱發(fā)動機可使熱效率提高了12-15%，而對稱活葉片發(fā)動機由于提高了機械效率、燃燒質(zhì)量和工作室的熱效率及散熱器、風扇動能的利用，可又使發(fā)動機熱效率提高了2-5%，節(jié)約10%左右的燃油，真正做到了進一步節(jié)約能源的目的。
5.4易起動，單位時間內(nèi)供油量不受發(fā)動機負荷影響。且做功成重疊形式，可獲得質(zhì)量較好的輸出功率。另外，轉(zhuǎn)速接近車用驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速，有利於車用變速機構的簡化。
5.5標準化、系列化程度高，適宜中、大型化。一臺單缸體按轉(zhuǎn)子直徑280mm、寬65mm，設計功率可達80KW，按轉(zhuǎn)子直徑500mm、寬150mm，功率可達400KW，如串接多個單機可成大功率發(fā)動機。用在火車頭、飛機、坦克、輪船上，對減輕重量是很有利的，如用於偏僻地帶發(fā)電也是大有前途的。
5.6對燃油的適應性來講，由于該發(fā)動機集氣斗設有進氣壓力調(diào)節(jié)裝置和能持續(xù)點火、噴油，不易缺火及空氣預熱等優(yōu)點，很有可能一機能用多種燃料(有待於進一步研究與實驗)。
6、因本人經(jīng)濟、技術、社會環(huán)境等各方面的限制，要實出該機的樣品是無法做到的。所以，我認為除通過專利局或新聞媒介進行技術轉(zhuǎn)讓外，最好的方式是委派具有設計和制造能力的研究所或廠家制造樣機，對其各項指標進行研究鑒定，如能達到予期的效果，再進行推廣。
該機在進行研究的同時，可考慮應用冷卻水蒸汽帶動渦輪回收熱能技術、缸體用絕熱陶瓷材料技術、層狀充氣或活性化供油技術、工作室噴水技術、電子控制技術等諸方面有利於提高熱效率的技術，爭取使發(fā)動機熱效率超過世界最高值，讓發(fā)動機來一次大革命。
權利要求
1.對稱做功形式的氣缸體，與其它旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機類同之處均是以轉(zhuǎn)子周圍的膨大區(qū)域為工作室。而該發(fā)動機缸體則有4個膨大的由凸輪曲線形成的氣缸體，且兩兩對稱分置，裝配帶活葉片的轉(zhuǎn)子，能使發(fā)動機在一個缸體上同時進行對稱的等時、等容、等壓、等功率的兩個工作循環(huán)過程，運動副承載燃油爆發(fā)側(cè)壓力相互抵消。
2.活葉片密封結(jié)構，和刮片式旋轉(zhuǎn)發(fā)動機及美國瑪羅利研制的發(fā)動機共同點均是以葉片傳輸燃油動力，該活葉片的特征是由主、小活葉片組成的中縫是以三角形(或梯形)凹凸吻合的活葉片，其本身能自行密封和補償磨損作用，并可提高密封性能和減化其結(jié)構。
3.雙重增壓進氣裝置，與其它發(fā)動機一樣均是使進氣增壓作用。而該裝置的特征是空氣首先經(jīng)散熱器吸收一定量的熱能，再經(jīng)以往發(fā)動機只做散熱用的風扇進行初步加壓，然后經(jīng)集氣斗、濾清器送往渦輪再次增壓，使散熱器熱能及風扇動能得到充分利用。
全文摘要
對稱活葉片發(fā)動機屬旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃發(fā)動機范疇。缸體材料選擇及其型面的硬度是需要解決的技術問題。如附圖，特征一是用氣先從散熱器吸收熱能，風扇初步加壓，再經(jīng)濾清后進入增壓器再增壓的雙重增壓進氣系。二是缸體在一圓上有4個膨大的由凸輪曲線構成的且兩兩對稱的氣缸體，裝配活葉片轉(zhuǎn)子組可同時進行對稱的兩個工作循環(huán)過程，使運動副承載燃油爆發(fā)側(cè)壓相互抵消。三是由主、小活葉片組成的中縫由三角形凹凸吻合的活葉片，有自身補償磨損和自身密封作用。
文檔編號F01C1/324GK1107931SQ94108829
公開日1995年9月6日 申請日期1994年7月28日 優(yōu)先權日1994年7月28日
發(fā)明者林金祥 申請人:林金祥