[发明专利]旋转活塞蒸汽发动机

说明书

所属技术领域：

本发明涉及一种以蒸汽为工质并将蒸汽的热能装换为机械功的旋转机械。 

背景技术：

目前被广泛用于驱动和发电的蒸汽机与汽轮机。前者是利用蒸汽的势能做功，活塞作往复运动必须克服惯性，热机效率很低，不足20％。后者是利用蒸汽的动能做功，热机效率也不足40％。 

发明内容：

本发明是为了解决以上两种热机之不足，进一步提高以蒸汽为工质的热机效率，从根本上取代其所有功能，以节省人类资源。为此，本发明采用了活塞与汽缸垂直相交啮合后以固定的转速比(本案为2∶1)的异步转动来替代原来活塞的往复运动。动力为蒸汽在活塞前膨胀对活塞产生一反作用力推动旋转汽缸内环扭叶而使汽缸旋转做功。 

其构造之主要部分包括一个联体双汽缸10、四个旋转活塞20、上下外壳30、一根联体双汽缸轴40、供汽调节阀50、管道系统60。 

所述联体双汽缸10，包括环扭叶11、缸壁12、导牙13、密封条14、密封环15、汽室16、定位套筒17，拼接榫18。所述环扭叶11，其作用相当于汽轮机中之叶片，接受高压蒸汽的能量而做功。在联体双汽缸中沿活塞园半径扭转4π，且在双缸内扭转方向相反，以使运转时产生的轴向分力相反而合力为零。所述缸壁12，若除去环扭叶11及导牙13外，缸壁12内空截面为圆形，半径为R₂，并成环状空间。所述导牙13，指缸壁上与环扭叶共直径处的凸起，其作用是确保旋转活塞20与联体双汽缸10之间保持设定的转速比而不出现紊乱或卡死现象。所述密封条14，位于环扭叶顶部，其作用为前后汽室间之密封，共8条。所述密封环15，位于联体双汽缸10周边与双环状隔板31接触处，共4圈。其作用为联体双汽缸周边之密封。为防止密封条、环纵向位移或越位，所有密封条、环背底面按一定距离设置柱状凸起以锁住该点所在平面位置(见图42)。所述汽室16，为联体双汽缸10内空被环扭叶11及环状隔板31所分隔而成的空间。每个汽缸两个汽室，两个汽缸共四个汽室，每两汽室成菱形状相互搭接。即每个汽室的实际占用角度为320°。所述定位套筒17是指联体双汽缸10三部分在连接面处的螺栓孔局部精确定位扩大并加装定位套筒后再上连接螺栓，这就是套筒，数量为24个。定位套筒17的作用主要是强调联体双汽缸加工和组装时的三维尺寸的精度要求，确保与四个旋转活塞20及双环状隔板31密切配合。所述拼接榫18位于联体双汽缸10拼接面处环扭叶11及导牙13相连接处，其作用是有利于汽缸的连接定位，有利于环扭叶11、导牙13向对方相互延伸缩小拼接面，不易影响拼接面强度和精度，所有拼接面可设定与主轴40共平面。 

所述旋转活塞20，数量为四个，正反各两个：包括导槽21、叶槽22、小密封环23、活塞轴24、迎汽面25、排汽面26。所述导槽21是指与导牙13相啮合之缺口，作用已述。所述叶槽22，是指与环扭叶11相啮合之缺口，其作用是让座于环扭叶11，以便形成动态汽室16。所述小密封环23是指旋转活塞20包括叶槽22在内的周边密封环。其作用为进、排汽间之阻隔。所述活塞轴24，数量为四个，安装于活塞轴孔37内。所述迎汽面25为旋转活塞20之工作平面，位置正好与联体双汽缸轴40轴线共平面。在高压蒸汽作用下为联体双汽缸10的旋转提供反作用力偶。所述排汽面26为旋转活塞20之背面，圆锥形，中厚外薄，以利保持相应刚度，其作用是及时排尽汽缸中之冷凝汽。 

所述上下外壳30，其主要功能是为设备提供支撑及保温隔热等。包括双环状隔板31、底座32、进汽孔33、排汽孔34、排污孔35、主轴孔36、旋转活塞轴孔37、喷嘴38、基础孔39，所述环状隔板31，两环分四半片，上下各两半片，上下半片之间为四个旋转活塞20之预留缺口及活塞轴孔37，在旋转活塞20正平面位置前且在乙间侧为喷嘴38、壳外为进汽孔33，在旋转活塞20背面位置且在甲、丙间连续七孔为排汽孔34，共计7孔×4。下外壳底部前、中、后顺轴线为三个排污孔35，可将设备在运行中产生的废水和污渍等即时排出。底座32为整套设备之支撑座。沿周边8孔为基孔39，是整套设备与地基相连的地脚螺栓孔。所述主轴孔36为联体双汽缸轴40提供之：两主轴承位、一次轴承位、一供汽调节阀50安装位、三密封槽。