一种旋转式发动的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋转式发动机，包括有叶片1、转子2、端盖3和齿轮组等主要部件，叶片安装在转子上，叶片随转子旋转同时进行自转，叶片面和端盖保持相切，任意两只叶片和端盖形成气室，叶片呈扁平状，当转子旋转时，气室的容积随旋转而改变，完成气体压缩、燃烧、膨胀做功过程。本发动机运行无振动，无噪音，做功连续，体积小，重量轻，结构简单，比当前发动机具有较多的优势。
【专利说明】一种旋转式发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种旋转式发动机，属于发动机领域。
【背景技术】
[0002]发动机是将化学能转化为机械能的装置，目前使用较多的是往复活塞发动机，汪克尔旋转活塞发动机由于密封等问题，使用不多。由于活塞的往复运动以及偏心旋转等，现有发动机都存振动和噪音问题，转速受到限制，从而限制了最大功率，提高转速受到材料强度和疲劳的限制，减震和减小噪音也付出了成本，不同负载和转速需求不同的混合比，以及要求不同的燃烧容积，同时调整这些参数将很复杂，不充分的燃烧造成浪费和大气污染。四冲程活塞式发动机只有一个冲程做功，为了均匀提供动力，往往要采用多只气缸或质量较大的惯性轮，增加了重量和体积，发动机配气阀门、凸轮、连杆为非连续运动，进气排气口的气流呈间歇喷发状，这些都是振动和噪音来源，同时会影响效率。目前，虽然在发动机改进方面取得一些成果，例如涡轮增压技术、缸内直喷、增压技术、稀薄燃烧技术等，但只是在一定程度上缓解了上述矛盾。
【发明内容】
[0003]本发明针对当前发动机存在的问题，设计了一种旋转式发动机，转子无偏心，运转平稳，可以获得较高的转速和功率，具有连续做功特性，较好地解决了当前产品的振动和噪音问题，结构简单，体积小，重量轻，可以和涡轮发动机相媲美。
[0004]本发明的技术方案是:
一种旋转式发动机，包括有叶片、转子、齿轮、端盖等主要部件，一组叶片安装在转子上，转子通过齿轮带动叶片自转，端盖内腔和叶片相切，呈扁平状叶片和端盖围成腔室，当转子旋转时，腔室体积随旋转发生变化，完成气体压缩、燃烧、膨胀做功过程。
[0005]端盖内腔形状不规则，常规机械加工较困难，采用下述办法加工:首先通过铸造流程初步成型，再加工好基准面和定位孔，事先制造一组专用刀具，专用刀具外形和叶片相同或略小，例如采用硬质合金或陶瓷材料制造的刀、锉或者碾磨砂体，将刀具安装在转子上，外力驱动转子使刀具按叶片轨迹运动，对准端盖进行切削或碾磨，依次更换刀具尺寸逐渐增大的转子，直至刀具尺寸和叶片相同或略大一些，完成端盖的加工，当然，端盖也可以采用高精度铸造工艺或粉末冶金工艺一次成型。
[0006]采用涡轮增压措施，利用排放废气做为涡轮增压装置动力，驱动进气口涡轮增压装置，可以提高发动机功率，并且可以减小气室之间的气压差，有利于降低对气室密封的要求。
[0007]本发明的工作原理:
一种旋转式发动机。包括有叶片、转子、齿轮、端盖等主要部件，一组叶片安装在转子上，叶片随转子旋转，同时，转子通过齿轮驱动叶片自转。叶片和端盖相切，两只叶片和端盖形成腔室，由于叶片呈扁平状，当转子旋转时，腔室体积随旋转而变化，完成气体压缩、燃烧、膨胀做功过程。
[0008]本发明的优点是:
与现有的技术比较，本发明具有下述优势:一，转子是对称的，运转平稳，无偏心，无振动，无噪音；二，进气出气通道分离，可以实现连续燃烧，连续做功，提高输出功率；三，可以大幅度提高转速，提高输出功率，减少发动机体积和重量；四，无需配气机构，进气排气连续流畅；五，混合及燃烧过程稳定，利于燃料充分燃烧，减小排气污染；六，易于加工，可大批量生产；七，叶片和端盖无接触摩擦，可以延长发动机寿命和提高效率；八，部件少，利于降低成本和维护保养。
[0009]
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为结构示意图。
[0011]图2是一种规则内腔实例。
[0012]图3是一种折中设计实例。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图，对本发明的优选实施例进行详细介绍。
[0014]如图1所示，叶片I上安装在转子2上，转子旋转驱动叶片自转，转子和叶片具有整数转速比(例如，2比1，即转子旋转360°比叶片旋转180° )，使叶片在同一空间位置具有相同的形态，端盖3内腔和叶片面相切，两只叶片和端盖围成密封气室，当转子旋转时，气室的容积发生变化。
[0015]齿轮5固定在转子2的轴上，过渡齿轮6上下两个齿轮同轴相连，其轴的空间位置是固定的，过渡齿轮6带动齿轮7旋转，最终带动叶片自转，叶片齿轮的齿数应当是叶片数量的整数倍，例如，当叶片数量取8时，齿轮的齿数应该是8或8的整数倍。
[0016]与当前发动机以爆燃方式相比，采用持续燃烧方式可以减小冲击和振动，气室以一定速度经过喷油点火装置4，当气室前部到达喷油嘴位置时，即开始喷油，随即点火，进入持续燃烧阶段，直到气室离开喷油点火装置，持续燃烧可以使气室温度呈阶梯分布，提高局部温度，涡轮发动机排气速度过高会导致动能损失，而活塞发动机转速受到限制，因此，这些发动机都采用较高的压缩比(目前活塞发动机机的压缩比在10:1左右)，本发明不存在这些问题，转速基本不受限制，提供高功率输出可以采用更高转速的办法，结合气室密封条件综合考虑，因此，本发明可以采用相对较低的压缩比。
[0017]涡轮增压器8利用废气作为动力驱动，并且减小了进气口和排气口之间的压差，降低气室密封要求。
[0018]由于叶片呈对称结构，其旋转不会改变质心，转子是轴对称的，所以，整个转子的质心是恒定的，不会随旋转而改变，并且重合于轴心，较好地消除了偏心振动问题。
[0019]叶片和端盖可以采用隔热较好的陶瓷制造，或采用隔热涂层，减少热量损失，提高效率，叶片也可以采用空心构造。
[0020]叶片和端盖之间的间隙较为关键，混合气体燃烧后产生高压，由于燃烧室前后有多级叶片，并且压力是逐级递减的，再考虑到高转速情况下维持高压的时间很短，因此，少量气体泄漏是可以接受的，如果能合理控制泄漏量，保持叶片和端盖之间有一层气体膜，起到润滑作用，还有利用提高发动机效率，解决了活塞式发动机的汽缸磨损和摩擦耗能问题，并可以延长发动机的使用寿命。
[0021]发动机温升和压力变化会影响叶片间隙，可采用下述一些措施进行改善，一，采用热变形较小的材料，或利用热变形做反向补偿；二，设计实验合适的间隙值；三，研究叶片表面涂覆修复材料，其硬度低于端盖材料，当发生摩擦时，耗损叶片表面涂覆材料；四，增加叶片数量和优化叶片外形；五，加装弹性装置，允许叶片在一个小角度范围摆动；六，采用涡轮增压，提高进气口和排气压力。
[0022]转子轴可以做成空心的，做为转子内部齿轮和叶片轴的润滑冷却通道。
[0023]图2是一种规则内腔实例，与图1结构相比，主要是叶片自转轴方向不同，这里叶片自转轴和主轴平行，叶片9安装于转子10上，11是喷油点火装置，12是定子，13是增压涡轮。
[0024]同前述原理，转子和叶片转速度比为2比1，叶片9的截面为椭圆形，如果取椭圆长短轴为2:1，可以使得定子内腔为圆形，有利于定子的加工。
[0025]发动机温度随着工作时间升高，到达一定值将趋于稳定，考虑到发动机工作时气室产生轴向力，使转子和定子的轴向间隙增大，并且燃烧室一侧间隙增大更多，不可预测的输出力矩也影响这一间隙，滚轮14可以限制这一间隙变化，通过试验可以优化滚轮14及其支撑座结构尺寸、强度和热涨系数，也可以将定子端面接触叶片部分设计成可调节结构，以调整叶片和端面之间的间隙，而叶片和定子侧壁的间隙可以通过叶片角度调整，办法是微调过渡齿轮轴的空间位置。
[0026]图3是一种折中设计实例，加工相对简单，采用常规机械加工设备加工，定子内腔可采用线切割加工成型，叶片15安装在转子16上，叶片和转子转速比为I比I且转向相反，从地面看叶片不旋转，排气口 17所排废气将做为涡轮增压装置的驱动力，进气口 18和进气口 19接涡轮增压装置，进气口 18的作用是吹出转子内的废气。在这一应用实例中，叶片是偏心的，如果应用于高转速，叶片可采用空心结构，并在其轴的两端配重平衡消除偏心。20是喷油点火装置。
【权利要求】
1.一种旋转式发动机，主要部件有叶片、转子、齿轮、端盖，叶片安装于转子上，叶片随转子旋转，同时，叶片进行自转，叶片面保持和端盖相切，两只叶片和端盖形成气室，其特征在于:随着转子旋转，气室的容积发生变化，完成气体压缩、燃烧、膨胀做功过程。
2.权利要根据求I所述的一种旋转式发动机，叶片呈对称结构或质心和自转轴重合，其旋转不产生偏心振动，转子是中心对称的，所以，整个转子的质心和轴心重合，其特征在于:转子旋转不产生偏心振动。
3.权利要根据求I所述的一种旋转式发动机，叶片表面采用涂覆材料，其硬度低于端盖材料，其特征在于，如果叶片和端盖发生摩擦，将磨损叶片表面涂覆材料。
4.根据权利要求1所述的一种旋转式发动机，采用涡轮增压措施，利用排气口废气做为涡轮增压装置的动力，其特征在于:采用增压措施，可以减小气室之间的气压差，降低密封要求，可以提高发动机功率。
5.根据权利要求1所述的一种旋转式发动机，针对生产本发明产品的一种加工方法，以加工端盖为例，首先通过铸造流程初步成型，再加工好基准面和定位孔，事先制造一组专用刀具，专用刀具外形和叶片相同，将刀具安装在转子上，外力驱动转子使刀具按叶片轨迹运动，对端盖进行加工，类似地，也可以用此方法加工叶片，其特征在于:采用和工件形状相似的刀具，安装于实际工位并按实际轨迹运行，从而对与之配合的工件进行切削或碾磨加工，利于形成较好的配合。
【文档编号】F02B53/02GK103967600SQ201410207789
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月17日 优先权日:2014年5月17日
【发明者】占舒婷 申请人:占舒婷