[发明专利]差速式旋转活塞发动机

说明书

本发明创造涉及机械工程中动力设备，为一种使输出轴产生扭矩的活塞，完全不作往复运动，而只作单方向变速旋转运动的“差速式旋转活塞发动机”。

目前在各种内燃机中，承受气缸压力并使输出轴产生扭矩的活塞，一般都是作往复式运动。由于活塞组的往复运动而造成的往复惯性力是按其转速的平方增长的。当往复式发动机转速不断提高时，作用在轴承上的惯性负荷就显著增加。与此同时，气阀机构也因此而变得工作不可靠。由于不平衡引起的强烈震动等原因，制约了往复式发动机的比功率、比重量的提高，这对于某些重量和体积具有特别重要意义的使用领域，影响尤为明显。因此往复式发动机在大功率航空发动机方面，逐渐为燃气轮机所取代。早在六十年代，国外已批量生产过“旋转三角活塞发动机”我国在六、七十年代也对其进行过研制，而“旋转三角活塞发动机”至今尚未全面推广的主要原因是该发动机在高速运转时，气缸壁容易产生震纹和密封不良容易产生反喷现象，以及发动机几何形状复杂，加工困难等因素。被人认为导致气缸产生震纹的主要原因是活塞的径向密封片与气缸壁的密封为线接触，密封片在曲率变化的外旋轮线上滑动时，有时产生离心力，而有时又产生向心力，当发动机在每分钟高于5000转的高速旋转下，便产生了高周率的震动现象，这就是震纹产生的原因。由于这些致命的弱点，便制约了“旋转三角活塞发动机”的发展。

本发明创造的目的在于提供一种比重量小、升功率高、工作柔和、结构简单、造价低廉、密封效果好和高速旋转不产生震纹的“差速式旋转活塞发动机”。

为了解决上述任务，本发明创造采用的解决方案是：将发动机中作往复运动的活塞改为作旋转运动的活塞，其活塞的形状也由园柱改为具有一定厚度而断面象台式风扇叶子形状。在圆筒形的缸套中两端各安置一个端盖，主轴在两盖的中心孔内旋转。在主轴的中部，设置着一组活塞，而另一组活塞则通过端盖套管交叉的套在主轴中部的一组活塞之间。两组活塞围绕着圆筒形缸套的中心，在超越离合器，电力制动器及传动齿轮的作用下，作差速旋转运动，从而构成了一个容积由小至大，又由大至小不断变化的密封空间。两组活塞与缸套的滑动面及两组活塞相互之间滑动面均为面接触，均可安装多道密封条或密封环，各立体面的密封条或密封环均相互连接，组成了一条连续的密封线。发动机在起动或低速运转时，密封条或密封环在其背面簧片的压力下，使其工作面与对应的密封面贴紧；当发动机在高速旋转时，密封条或密封环又靠离心力或气缸内气体的压力来与对应的密封面贴紧，使之达到了良好的密封效果。在两组活塞的内部，还设有供冷却机油流动的散热孔，活塞工作时所产生的大量热量，将从这里被冷却机油带走。在圆筒形缸套的一侧开有进气口和排气口，在另一侧安装有火花塞。两个旋转活塞之间所组成的气缸，在通过排气口位置时，其体积由大至小，大量废气由此排出。当经过进气口时，其体积又由小至大，便吸入了大量的新鲜空气。当气缸快到火花塞位置时，其体积逐渐压小，气缸里面气压逐步提高，当气缸经过火花塞时，便点火爆发作功，此时一组活塞在强大的气压下向顺时钟方向飞速旋转作功，而另一组活塞在超越离合器的作用下，不能逆转，而只能原地不动，这就构成了两组活塞之间角速度不等的旋转运动，从而获得了容积变化的密封空间，作差速旋转运动的两组活塞，分别通过各自的超越离合器带动同一个皮带轮作顺时钟方向的均速旋转运动，当另一组活塞在爆发作功向顺时钟方向旋转时，则通过超越离合器带动皮带轮同步运转。而与另一组活塞相连的超越离合器则停止不动，皮带轮在该超越离合器上滑动，这样，虽然两组活塞在工作时是作差速旋转运动，但作为输出动力的皮带轮则总是不停的作均速旋转运动，这样便利于发动机对外作功。