专利名称：具有完整力矩的接力式环形转子发动机的制作方法
具有完整力矩的接力式环形转子发动机技术领域：
本发明涉及机械领域，尤其与燃料转子发动机有关。二、背景技术
目前的活塞发动机普遍采用曲轴连杆式结构，因其活塞在汽缸内做功的运动是往 复直线运动，因此必须依靠曲轴将往复直线运动转换成圆周运动，由于受力结构不合理，其 中损耗了大量的能量,并且运转不均衡,主轴受冲击,缸壁磨损大,机体震动大,整机体积 大，零件多，机械结构复杂。由于上述缺点，早就有人提出了转子发动机的设想，但迄今为止 除了制造成本高、难度大、易磨损、费油、动力转换效率低的三角转子发动机以外，世界上还 没有第二种更为合理的转子发动机获得应用。三、发明内容
本发明是利用三个断面为局部圆弧的圆环状的转子和定子组合形成的封闭环形 汽缸体以及旋转体所对应连接的四个活塞之间的循环交替接力做功的原理设计的，其结构 既保持了现有发动机的汽缸、活塞、活塞环的特性，又很好地利用了环形汽缸中活塞的多功 能特性，实现了转子旋转180度，就可同步完成吸气、压缩、做功、排气四个功能。同时，采用 了无碰撞高速转换技术，在运行过程中使活塞的功能属性即时自动转换，结构简单合理。完 全避免了动力在转换过程中由力分解引起的能量无功消耗。是一种很有前途的转子发动 机。本发明与其他同类技术相比，能量转换效率更高，设计结构更精密，还充分体现了转子 发动机体积小、重量轻、运行平稳的特点。由于转子与定子之间的作用力的受力方向始终在 圆周上，因此成为一种具有完整力矩的转子发动机，可大幅度提高能源的利用率，为节能型 转子发动机的普及以及利用环形汽缸技术对今后蒸汽机等气动机械的系列改造打下基础。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术解决方案来实现的。一种具有完整力矩 的接力式环形转子发动机，其特征在于它包括端盖，输出轴，汽缸定子，汽缸转子，活塞，活 塞环，滑块组件，进气口，排气口，喷油嘴(或火花塞)，定子槽盘，转子槽盘，滑槽，密封环 等。端盖位于机体两侧，其中心轴承安装在输出轴上；输出轴位于端盖中心，用于对外输出 扭矩力；汽缸定子其外侧与定子槽盘连接并固定，内侧与汽缸转子相邻；汽缸转子位于汽 缸定子内侧，轴向分为左右两部分，汽缸转子的中心轴承套装在输出轴上；活塞位于汽缸 定子与汽缸转子之间形成的环状封闭空间内，两个为一组，位置相互旋转180度对应，共两 组，分别与两侧的汽缸转子固定；活塞环位于活塞外周，每个活塞至少装有一组活塞环；滑 块组件位于汽缸转子外侧面凸出部位的滑槽中，其端部位置分别与定子槽盘以及转子槽盘 的凹槽对应；进气口位于汽缸定子上；排气口位于汽缸定子上，与进气口保持适当距离；喷 油嘴(或火花塞)位于汽缸定子上，位置在进气口和排气口对面的圆周上；定子槽盘两端分 别与汽缸定子外侧以及端盖内侧相连并固定；转子槽盘位于输出轴上，与输出轴固定；滑 槽位于汽缸转子外侧面的凸出部位上，位置相互旋转180度对应设置；密封环位于汽缸定 子以及汽缸转子之间的交界处，在活塞环外侧。
所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，滑块组件由两个滚轮以及滑块式支架组成，滑块式支架两侧的受力面上装有直线轴承，滚轮内装有滚动轴承；当处在定子槽内的滚轮所在的滑块组件的另一端的滚轮到达对应的转子槽位置时，受压缩空气对活塞、 汽缸转子以及滑块组件的推力和定子槽盘对滚轮的反推力的作用，受力一侧的滚轮会被自动顶出定子槽，并推动未受力一侧的滚轮进入转子槽；当处在转子槽内的滚轮所在的滑块组件的另一端的滚轮到达对应的定子槽位置时，受转子槽盘对滚轮的推力和压缩空气对活塞、汽缸转子以及滑块组件的反推力的作用，受力一侧的滚轮会被自动顶出转子槽，并推动未受力一侧的滚轮进入定子槽，由此来实现两个汽缸转子以及所属活塞之间功能属性的自动转换。
所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，在定子槽盘的凹槽内可允许滑块组件之滚轮移动一定距离，以满足活塞换位的需要，保证进气口、排气口以及喷油嘴(或火花塞)的位置不变。
所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，润滑油储存于汽缸转子外壁与定子槽盘、转子槽盘以及端盖和输出轴之间，冷却液储存于汽缸定子外壁与壳体之间；也可以直接将导热性较好的专用润滑油用于冷却降温，并将储油腔连接至散热器，可大幅度降低润滑油的温度；在转子槽盘(12)上可设置桨叶和液流通道，在汽缸转子(4)外壁可设置散热片，但散热片不应阻挡液流。
所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，在汽缸定子和汽缸转子的内腔壁上设有环形油槽和油孔，油孔分为进油孔和排油孔；环形油槽之宽度除进气口、排气口周围之外均应小于活塞环的单个宽度；在端盖的中心轴承外侧设有油封。
所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，活塞的两个端部可设计成坡面或大S弧形面，使活塞侧面较长的一边与汽缸转子内腔固定以增加活塞与汽缸转子的结合力。
本发明与现有技术相比有以下优点一、动力转换效率高，能量利用率要比传统的曲轴发动机和现有的三角转子发动机增加一倍。二、活塞行程大，压缩空气的有效利用率高，动力连续性好，运转平稳。三、体积小，重量轻，零件少，结构简单，可在同一输出轴上进行多单元任意组合。四、动力强劲，低油耗，小排量，大功率，既经济又环保，还节约资源。四
图1 :具有完整力矩的接力式环形转子发动机的轴向剖面结构示意图。
图2 :具有完整力矩的接力式环形转子发动机的纵向活塞位置示意图。五具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
如图所示，一种具有完整力矩的接力式环形转子发动机，其特征在于它包括端盖(1)，输出轴(2)，汽缸定子(3)，汽缸转子(4) ，活塞(5)，活塞环￠)，滑块组件(7)，进气口(8)，排气口(9)，喷油嘴(或火花塞)(10)，定子槽盘(11)，转子槽盘(12)，滑槽(13)，密封环(14)等。端盖(I)位于机体两侧，其中心轴承安装在输出轴(2)上；输出轴(2)位于端盖(I)中心，用于对外输出扭矩力；汽缸定子(3)外侧与定子槽盘(11)连接并固定，内侧与汽缸转子(4)相邻；汽缸转子(4)位于汽缸定子(3)内侧，轴向分为左右两部分，汽缸转子(4)的中心轴承套装在输出轴(2)上；活塞(5)位于汽缸定子(3)与汽缸转子(4)之间形成的环状封闭空间内，两个为一组，位置相互旋转180度对应，共两组，分别与两侧的汽缸转子(4)固定；活塞环(6)位于活塞(5)外周，每个活塞(5)至少装有一组活塞环(6)； 滑块组件(7)位于汽缸转子(4)外侧面凸出部位的滑槽(13)中，其端部位置分别与定子槽盘(11)以及转子槽盘(12)的凹槽对应；进气口(8)位于汽缸定子(3)上；排气口(9)位于汽缸定子(3)上，与进气口(8)保持适当距离；喷油嘴(或火花塞)(10)位于汽缸定子(3) 上，位置在进气口(8)和排气口(9)对面的圆周上；定子槽盘(11)两端分别与汽缸定子(3) 外侧以及端盖(I)内侧相连并固定；转子槽盘(12)位于输出轴(2)上，与输出轴(2)固定； 滑槽(13)位于汽缸转子(4)外侧面的凸出部位上，位置相互旋转180度对应设置；密封环[14]位于汽缸定子(3)以及汽缸转子(4)之间的交界处，在活塞环(6)外侧。
所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，滑块组件(7)由两个滚轮以及滑块式支架组成，滑块式支架两侧的受力面上装有直线轴承，滚轮内装有滚动轴承；当处在定子槽内的滚轮所在的滑块组件(7)的另一端的滚轮到达对应的转子槽位置时，受压缩空气对活塞(5)、汽缸转子(4)以及滑块组件(7)的推力和定子槽盘(11)对滚轮的反推力的作用，受力一侧的滚轮会被自动顶出定子槽，并推动未受力一侧的滚轮进入转子槽；当处在转子槽内的滚轮所在的滑块组件(7)的另一端的滚轮到达对应的定子槽位置时，受转子槽盘(12)对滚轮的推力和压缩空气对活塞(5)、汽缸转子(4)以及滑块组件(7)的反推力的作用，受力一侧的滚轮会被自动顶出转子槽，并推动未受力一侧的滚轮进入定子槽，由此来实现两个汽缸转子(4)以及所属活塞(5)之间功能属性的自动转换。
所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，在定子槽盘(11)的凹槽内可允许滑块组件(7)之滚轮移动一定距离，以满足活塞(5)换位的需要，保证进气口(8)、排气口 (9)以及喷油嘴(或火花塞)(10)的位置不变。
所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，润滑油储存于汽缸转子(4)外壁与定子槽盘(11)、转子槽盘(12)以及端盖(I)和输出轴(2)之间，冷却液储存于汽缸定子(3)外壁与壳体之间；也可以直接将导热性较好的专用润滑油用于冷却降温，并将储油腔连接至散热器，可大幅度降低润滑油的温度；在转子槽盘(12)上可设置桨叶和液流通道， 在汽缸转子(4)外壁可设置散热片，但散热片不应阻挡液流。
所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，在汽缸定子(3)和汽缸转子(4) 的内腔壁上设有环形油槽和油孔，油孔分为进油孔和排油孔；环形油槽之宽度除进气口(8)、排气口(9)周围之外均应小于活塞环￠)的单个宽度；在端盖(I)的中心轴承外侧设有油封。
所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，活塞(5)的两个端部可设计成坡面或大S弧形面，使活塞(5)侧面较长的一边与汽缸转子(4)内腔固定以增加活塞(5)与汽缸转子(4)的结合力。
工作时，活塞(5)的位置分为A，B，C，D，分布在汽缸定子(3)与汽缸转子(4)之间的环状密闭区域内，其中的A和C以及B和D之间的位置分别相互旋转180度。A和C所对应的滑块组件(7)其端部之滚轮分别进入各自对应的定子槽盘(11)的槽内，这时，A位于进气口⑶与排气口(9)之间，C位于喷油嘴(或火花塞)(10)的一侧；同时，B处在A与C之间，D处在C与A之间，B和D所对应的滑块组件(7)其端部之滚轮分别进入各自对应的 转子槽盘(12)的槽内。随着输出轴(2)驱动转子槽盘(12)以及汽缸转子(4)旋转启动，B 被带向C的位置，A与B之间的空气被吸入，B与C之间的空气被压缩；同时，D被带向A的 位置，C与D之间的废气(或压力)被释放，D与A之间的空气被排出；这时，因排气压力已 释放，在B与C之间的压缩空气的推动下，A和C以及所对应的汽缸转子(4)、滑块组件(7) 开始作初始运动，当滑块组件(7)上的滚轮运动至靠近各自所在的定子槽盘(11)的槽前端 的坡面时，受压缩空气对活塞(5)、汽缸转子(4)以及滑块组件(7)的推力和定子槽盘(11) 对滚轮的反推力的作用，滚轮开始从定子槽盘(11)的槽前端的坡面滑出，使滑块组件(7) 的另一端部之滚轮自动进入转子槽盘(12)的凹槽中，A和C所对应的汽缸转子(4)与定子 槽盘(11)分离，待点火后驱动转子槽盘(12)运动；在此之前，因B和D已靠近A和C, B和 D以及所对应的汽缸转子(4)、滑块组件(7)端部之滚轮，受转子槽盘(12)对滚轮的推力以 及压缩空气对活塞(5)、汽缸转子(4)以及滑块组件(7)的反推力的作用，滚轮已从转子槽 盘(12)槽后侧的坡面滑出，使其另一端部之滚轮自动进入定子槽盘(11)的凹槽中，B和D 对应的汽缸转子(4)与转子槽盘(12)分离，随定子槽盘(11)停止运动；整个转换过程不会 产生撞击。这时，喷油嘴(或火花塞)(10)工作并点火，混合气在汽缸内燃烧，压缩空气在 B和C之间迅速膨胀，A和C以及所对应的汽缸转子(4)、滑块组件(7)所产生的运动使转 子槽盘(12)被驱动，扭矩力经输出轴(2)向外输出。这时B与C之间做功，C与D之间排 气，D与A之间吸气，A与B之间压缩已全部完成。A、C与B、D之间的位置已相互交换，A与 C已在初始B与D的位置上，D与B已在初始A与C的位置上，相关各活塞(5)以及对应的 汽缸转子(4)的功能属性随之改变，输出轴(2)以及转子槽盘(12)已旋转180度，发动机 完成了一个点火循环。
由于滑块组件(7)在由定子槽盘(11)向转子槽盘(12)的转换过程中，压缩空气 驱动汽缸转子(4)的空载速度必然大于转子槽盘(12)的实际运动速度，这时，滑块组件(7) 的受力方向向前，即转子槽盘(12)处在被动一侧，而且滚轮与转子槽盘(12)的初始接触点 位于槽前沿，因此，转换过程中滚轮始终紧贴转入的凹槽的前沿，不会产生撞击；在滑块组 件⑵由转子槽盘(12)向定子槽盘(11)的转换过程中，压缩空气的反推力阻止活塞(5)、 汽缸转子(4)以及滑块组件(7)的前进，滑块组件(7)的受力方向向后，而且滚轮与定子槽 盘(11)的初始接触点位于槽后沿，因此，转换过程中滚轮始终紧贴转入的槽后沿，也不会 产生撞击。为增加动力性，点火位置可在不会造成输出轴(2)反转的情况下适当提前，但必 须掌握在滚轮进入定子槽盘(11)的凹槽而且另一进入转子槽盘的滚轮的中心线已越过凹 槽前端边缘线之时为最佳点火时间。凹槽在滚轮进入的一侧的接触面不设坡度，但所有凹 槽与滚轮之间应保持有较大的接触面(即弧形面接触)。
本发明每当输出轴(2)旋转一周，可完成两个点火周期，四个冲程在半周内同步 完成，因此效率相当高，并且动力连续性好，运行平稳，最大限度地减少了能量的中途损失， 与传统的曲轴发动机相比，其动力转换率可基本实现翻倍。
本发明的所有做功受力点始终保持在汽缸定子(3)与汽缸转子(4)之间的环形圆 周曲线上，对输出轴(2)形成一个固定的最大力矩，所以，本发明属于全力矩转子发动机。
权利要求
1.一种具有完整力矩的接力式环形转子发动机，其特征在于它包括端盖(1)，输出轴 (2)，汽缸定子(3)，汽缸转子(4)，活塞(5)，活塞环(6)，滑块组件(7)，进气口 (8)，排气口 (9)，喷油嘴(或火花塞)(10)，定子槽盘(11)，转子槽盘(12)，滑槽(13)，密封环(14)等；端盖(I)位于机体两侧，其中心轴承安装在输出轴(2)上；输出轴(2)位于端盖(I)中心，用于对外输出扭矩力；汽缸定子(3)外侧与定子槽盘(11)连接并固定，内侧与汽缸转子(4) 相邻；汽缸转子(4)位于汽缸定子(3)内侧，轴向分为左右两部分，汽缸转子(4)的中心轴承套装在输出轴(2)上；活塞(5)位于汽缸定子(3)与汽缸转子(4)之间形成的环状封闭空间内，两个为一组，位置相互旋转180度对应，共两组，分别与两侧的汽缸转子(4)固定； 活塞环(6)位于活塞(5)外周，每个活塞(5)至少装有一组活塞环(6);滑块组件(7)位于汽缸转子(4)外侧面凸出部位的滑槽(13)中，其端部位置分别与定子槽盘(11)以及转子槽盘(12)的凹槽对应；进气口(8)位于汽缸定子(3)上；排气口(9)位于汽缸定子(3)上， 与进气口(8)保持适当距离；喷油嘴(或火花塞)(10)位于汽缸定子(3)上，位置在进气口(8)和排气口(9)对面的圆周上；定子槽盘(11)两端分别与汽缸定子(3)外侧以及端盖 ⑴内侧相连并固定；转子槽盘(12)位于输出轴(2)上，与输出轴(2)固定；滑槽(13)位于汽缸转子(4)外侧面的凸出部位上，位置相互旋转180度对应设置；密封环(14)位于汽缸定子(3)以及汽缸转子(4)之间的交界处，在活塞环(6)外侧。
2.根据权利要求1所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，滑块组件(7)由两个滚轮以及滑块式支架组成，滑块式支架两侧的受力面上装有直线轴承，滚轮内装有滚动轴承；当处在定子槽内的滚轮所在的滑块组件(7)的另一端的滚轮到达对应的转子槽位置时，受压缩空气对活塞(5)、汽缸转子(4)以及滑块组件(7)的推力和定子槽盘(11)对滚轮的反推力的作用，受力一侧的滚轮会被自动顶出定子槽，并推动未受力一侧的滚轮进入转子槽；当处在转子槽内的滚轮所在的滑块组件(7)的另一端的滚轮到达对应的定子槽位置时，受转子槽盘(12)对滚轮的推力和压缩空气对活塞(5)、汽缸转子(4)以及滑块组件(7)的反推力的作用，受力一侧的滚轮会被自动顶出转子槽，并推动未受力一侧的滚轮进入定子槽，由此来实现两个汽缸转子(4)以及所属活塞(5)之间功能属性的自动转换。
3.根据权利要求1所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，在定子槽盘(11)的凹槽内可允许滑块组件(7)之滚轮移动一定距离，以满足活塞(5)换位的需要，保证进气口(8)、排气口(9)以及喷油嘴(或火花塞)(10)的位置不变。
4.根据权利要求1所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，润滑油储存于汽缸转子(4)外壁与定子槽盘(11)、转子槽盘(12)以及端盖(I)和输出轴(2)之间，冷却液储存于汽缸定子(3)外壁与壳体之间；也可以直接将导热性较好的专用润滑油用于冷却降温， 并将储油腔连接至散热器，可大幅度降低润滑油的温度；在转子槽盘(12)上可设置桨叶和液流通道，在汽缸转子(4)外壁可设置散热片，但散热片不应阻挡液流。
5.根据权利要求1所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，在汽缸定子(3)和汽缸转子(4)的内腔壁上设有环形油槽和油孔，油孔分为进油孔和排油孔；环形油槽之宽度除进气口(8)、排气口(9)周围之外均应小于活塞环(6)的单个宽度；在端盖(I)的中心轴承外侧设有油封。
6.根据权利要求1所述的具有完整力矩的接力式环形转子发动机，活塞(5)的两个端部可设计成坡面或大S弧形面，使活塞(5)侧面较长的一边与汽缸转子(4)内腔固定以增加活塞( 5)与汽缸转子(4)的结合力。
全文摘要
本发明公开了一种具有完整力矩的接力式环形转子发动机，其特征在于它包括端盖，输出轴，汽缸定子，汽缸转子，活塞，活塞环，滑块组件，进气口，排气口，喷油嘴(或火花塞)，定子槽盘，转子槽盘，滑槽，密封环等。本发明与现有技术相比有以下优点一、动力转换效率高，能量利用率要比传统的曲轴发动机和现有的三角转子发动机增加一倍。二、活塞行程大，压缩空气的有效利用率高，点火周期短，动力连续性好，高速转换无撞击，运行平稳。三、体积小，重量轻，零件少，结构简单，可在同一输出轴上进行多单元任意组合。四、主轴旋转一周完成两次点火循环(八个冲程)，动力强劲无间断。五、低油耗，小排量，大功率，既经济又环保，还节约资源。
文档编号F02B53/02GK102996234SQ20111028927
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者吴雄 申请人:吴雄