本发明涉及机械领域，具体是一种蜗轮气缸式发动机装置。
背景技术：
发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。其中内燃机通常是把化学能转化为机械能。现有技术中的发动机都是利用曲柄连杆机构产生并传递动力，通过它把活塞的直线往复运动转变为曲轴的旋转运动而输出动力。主要部件包括活塞、活塞销、连杆、带有飞轮的曲轴和气缸体等。然而，直线往复运动转变为曲轴的旋转运动的过程振动较大，为了解决上述问题，需要突破传统发动机的设计思路。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供一种不使用曲柄连杆机构传递动力的发动机。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种蜗轮气缸式发动机装置，包括缸体、缸盖、第一环形件、第二环形件、第一单向轴承、第二单向轴承、第一分隔块、第二分隔块、飞轮、输出轴、第一卡扣件、第二卡扣件、第一弹簧、第二弹簧，
缸体上设有圆柱形凹槽，圆柱形凹槽底部中心设有第一输出轴安装通孔，
缸盖安装在缸体上，缸盖中心设有开设有第二输出轴安装通孔，
飞轮固定在输出轴上，飞轮安装在圆柱形凹槽中，输出轴两端分别安装在第一输出轴安装通孔和第二输出轴安装通孔中，
第一单向轴承的内圈固定在飞轮上，第一单向轴承的外圈固定在第一环形件的内圈上，
第二单向轴承的内圈固定在飞轮上，第二单向轴承的外圈固定在第二环形件的内圈上，
缸体、缸盖、第一环形件、第二环形件之间为密封不漏气的环形气道，
第一分隔块和第二分隔块都安装在环形气道中，第一分隔块和第二分隔块将环形气道分隔成两个不连通的独立气室，第一分隔块与第一环形件固定连接，第二分隔块与第二环形件固定连接，
所述环形气道的缸体底面上设有进气孔和排气孔，所述缸体的柱面上设有第一止动槽、第二止动槽，第一止动槽和第二止动槽位于进气孔和排气孔之间的劣弧上，
第一分隔块与圆柱形凹槽壁面向接触的面上开设有第一卡扣件安装槽，第一卡扣件安装在第一卡扣件安装槽中，第一卡扣件一端通过转动副连接在第一分隔块上，第一弹簧一端固定在第一卡扣件上，第一弹簧另一端固定在第一分隔块上，
第二分隔块与圆柱形凹槽壁面向接触的面上开设有第二卡扣件安装槽，第二卡扣件安装在第二卡扣件安装槽中，第二卡扣件一端通过转动副连接在第二分隔块上，第二弹簧一端固定在第二卡扣件上，第二弹簧另一端固定在第二分隔块上；
第一单向轴承和第二单向轴承的锁死方向一致。
2、如权利要求1所述的蜗轮气缸式发动机装置，其特征在于，还包括外齿圈、第一主动齿条、第一从动齿条、第一齿轮、第三弹簧、第二主动齿条、第二从动齿条、第二齿轮和第四弹簧，
所述第一卡扣件安装槽与排气孔之间的缸体的柱面上开设有以圆柱形凹槽的轴线为圆心的圆弧槽，所述外齿圈安装在飞轮上，外齿圈位于第一单向轴承和第二单向轴承之间；
第一齿条安装通孔开设在第一分隔块和第一环形件上，第一齿条安装通孔的轴向与第一环形件的径向重合，第一主动齿条、第一从动齿条、第一齿轮和第三弹簧安装在第一齿条安装通孔中，第一主动齿条和第一从动齿条分别从两侧与第一齿轮啮合，第一主动齿条远离第一环形件圆心的一端为圆润的弧面，第一主动齿条靠近第一环形件圆心的一端与第三弹簧一端固定连接，第三弹簧另一端固定在第一环形件上；第一从动齿条靠近第一环形件圆心的一端为与外圈圈配合的齿轮状，
第二齿条安装通孔开设在第二分隔块和第二环形件上，第二齿条安装通孔的轴向与第二环形件的径向重合，第二主动齿条、第二从动齿条、第二齿轮和第三弹簧安装在第二齿条安装通孔中，第二主动齿条和第二从动齿条分别从两侧与第二齿轮啮合，第二主动齿条远离第二环形件圆心的一端为圆润的弧面，第二主动齿条靠近第二环形件圆心的一端与第三弹簧一端固定连接，第四弹簧另一端固定在第二环形件上；第二从动齿条靠近第二环形件圆心的一端为与外圈圈配合的轮齿状，
第一齿条安装通孔和第二齿条安装通孔的厚度均为外齿圈的一半，圆弧槽与外齿圈位于同一平面上而且厚度相同。
进一步的，所述第一环形件的厚度与第二环形件的厚度相同，圆柱形凹槽的深度等于第一环形件和第二环形件的厚度之和。
进一步的，第一分隔块和第二分隔块形状相同都为圆弧形，第一分隔块的小径弧面的半径与第一环形件外圈的半径相等，第一分隔块的大径弧面的半径与圆柱形凹槽的半径相等，第一分隔块的厚度与圆柱形凹槽的深度相等，
进一步的，所述输出轴、飞轮、第一环形件、第二环形件、第一单向轴承、第二单向轴承、第一输出轴安装通孔、第二输出轴安装通孔以及圆柱形凹槽同轴装配。
进一步的，所述第一分隔块位于环形气道的两侧分别设置有撞击臂，所述第二分隔块位于环形气道的两侧分别设置有撞击臂，所述撞击臂为以输出轴轴线为圆心的圆弧形。
进一步的，所述第一止动槽为三角形，三角形的第一止动槽的一条边在圆柱形凹槽的直径上，三角形的第一止动槽的斜边朝向进气孔一侧；第二止动槽与第一止动槽的形状相同；第一卡扣件的形状与第一止动槽的形状相配合，第二卡扣件的形状与第二止动槽的形状相配合。
进一步的，还包括圆心稳定辐条和圆心限位环，圆心稳定辐条一端固定在圆心连接在第一环形件或第二环形件上，另一端固定连接在圆心限位环上，圆心限位环套装在输出轴上。
与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：
本发明所述蜗轮气缸式发动机装置式发动机由高压气体直接驱动环形件绕输出轴做圆周运动，不存在直线运动与圆周运动的转化，因此振动较小，装配精度高，磨损更小。另外，本发明还具有结构刚度大、效率更高、噪声更低、耐久性能更好的优点。
附图说明
图1为本发明所述的蜗轮气缸式发动机装置的平面装配爆炸图。
图2为本发明所述的蜗轮气缸式发动机装置的装配示意图。
图3为本发明所述的蜗轮气缸式发动机装置的剖视图。
图4为本发明所述的第一卡扣件和第一弹簧的装配示意图。
图5为本发明所述的第一主动齿条、第一从动齿条、第一齿轮和第三弹簧在第一齿条安装通孔中的装配示意图。
图6为本发明所述的圆心稳定辐条和圆心限位环的装配示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
一种蜗轮气缸式发动机装置，包括缸体10、缸盖1、第一环形件17、第二环形件7、第一单向轴承4、第二单向轴承6、第一分隔块3、第二分隔块15、飞轮16、输出轴18、第一卡扣件25、第二卡扣件、第一弹簧26、第二弹簧，
缸体10上设有圆柱形凹槽，圆柱形凹槽底部中心设有第一输出轴安装通孔2，
缸盖1安装在缸体10上，缸盖1中心设有开设有第二输出轴安装通孔11，
飞轮16固定在输出轴18上，飞轮16安装在圆柱形凹槽中，输出轴18两端分别安装在第一输出轴安装通孔2和第二输出轴安装通孔11中，
第一单向轴承4的内圈固定在飞轮16上，第一单向轴承4的外圈固定在第一环形件17的内圈上，
第二单向轴承6的内圈固定在飞轮16上，第二单向轴承6的外圈固定在第二环形件7的内圈上，
缸体10、缸盖1、第一环形件17、第二环形件7之间为密封不漏气的环形气道23，
第一分隔块3和第二分隔块15都安装在环形气道23中，第一分隔块3和第二分隔块15将环形气道23分隔成两个不连通的独立气室，第一分隔块3与第一环形件17固定连接，第二分隔块15与第二环形件7固定连接，
所述环形气道23的缸体10底面上设有进气孔19和排气孔20，所述缸体10的柱面上设有第一止动槽14、第二止动槽13，第一止动槽14和第二止动槽13位于进气孔19和排气孔20之间的劣弧上，
第一分隔块3与圆柱形凹槽壁面向接触的面上开设有第一卡扣件安装槽24，第一卡扣件25安装在第一卡扣件安装槽24中，第一卡扣件25一端通过转动副27连接在第一分隔块3上，第一弹簧26一端固定在第一卡扣件25上，第一弹簧26另一端固定在第一分隔块3上，
第二分隔块15与圆柱形凹槽壁面向接触的面上开设有第二卡扣件安装槽，第二卡扣件安装在第二卡扣件安装槽中，第二卡扣件一端通过转动副连接在第二分隔块15上，第二弹簧一端固定在第二卡扣件上，第二弹簧另一端固定在第二分隔块15上；
第一单向轴承4和第二单向轴承6的锁死方向一致。
进一步的，还包括外齿圈5、第一主动齿条29、第一从动齿条30、第一齿轮32、第三弹簧31、第二主动齿条、第二从动齿条、第二齿轮和第四弹簧，
所述第一卡扣件安装槽24与排气孔20之间的缸体10的柱面上开设有以圆柱形凹槽的轴线为圆心的圆弧槽8，所述外齿圈5安装在飞轮16上，外齿圈5位于第一单向轴承4和第二单向轴承6之间；
第一齿条安装通孔开设在第一分隔块3和第一环形件17上，第一齿条安装通孔的轴向与第一环形件17的径向重合，第一主动齿条29、第一从动齿条30、第一齿轮32和第三弹簧31安装在第一齿条安装通孔中，第一主动齿条29和第一从动齿条30分别从两侧与第一齿轮32啮合，第一主动齿条29远离第一环形件17圆心的一端为圆润的弧面，第一主动齿条29靠近第一环形件17圆心的一端与第三弹簧31一端固定连接，第三弹簧31另一端固定在第一环形件17上；第一从动齿条30靠近第一环形件17圆心的一端为与外圈圈配合的齿轮状，
第二齿条安装通孔开设在第二分隔块15和第二环形件7上，第二齿条安装通孔的轴向与第二环形件7的径向重合，第二主动齿条、第二从动齿条、第二齿轮和第三弹簧31安装在第二齿条安装通孔中，第二主动齿条和第二从动齿条分别从两侧与第二齿轮啮合，第二主动齿条远离第二环形件7圆心的一端为圆润的弧面，第二主动齿条靠近第二环形件7圆心的一端与第三弹簧31一端固定连接，第四弹簧另一端固定在第二环形件7上；第二从动齿条靠近第二环形件7圆心的一端为与外圈圈配合的轮齿状，
第一齿条安装通孔和第二齿条安装通孔的厚度均为外齿圈5的一半，圆弧槽8与外齿圈5位于同一平面上而且厚度相同。
进一步的，所述第一环形件17的厚度与第二环形件7的厚度相同，圆柱形凹槽的深度等于第一环形件17和第二环形件7的厚度之和。
进一步的，第一分隔块3和第二分隔块15形状相同都为圆弧形，第一分隔块3的小径弧面的半径与第一环形件17外圈的半径相等，第一分隔块3的大径弧面的半径与圆柱形凹槽的半径相等，第一分隔块3的厚度与圆柱形凹槽的深度相等，
进一步的，所述输出轴18、飞轮16、第一环形件17、第二环形件7、第一单向轴承4、第二单向轴承6、第一输出轴安装通孔2、第二输出轴安装通孔11以及圆柱形凹槽同轴装配。
进一步的，所述第一分隔块3位于环形气道23的两侧分别设置有撞击臂，所述第二分隔块15位于环形气道23的两侧分别设置有撞击臂，所述撞击臂为以输出轴18轴线为圆心的圆弧形。
进一步的，所述第一止动槽14为三角形，三角形的第一止动槽14的一条边在圆柱形凹槽的直径上，三角形的第一止动槽14的斜边朝向进气孔19一侧；第二止动槽13与第一止动槽14的形状相同；第一卡扣件25的形状与第一止动槽14的形状相配合，第二卡扣件的形状与第二止动槽13的形状相配合。
进一步的，还包括圆心稳定辐条33和圆心限位环34，圆心稳定辐条33一端固定在圆心连接在第一环形件17或第二环形件7上，另一端固定连接在圆心限位环34上，圆心限位环34套装在输出轴18上。
工作原理：
在本实施例中，设定第一单向轴承4和第二单向轴承6的锁死方向为逆时针方向，意味着，当第一单向轴承4的内圈不动时，其外圈可以沿顺时针方向转动而不能沿逆时针方向转动。
启动前，第一分隔块3和第二分隔块15分别位于进气孔19的两侧，第一组高压气体从进气孔19进入环形气道23，第一分隔块3和第二分隔块15都受到高压气体的压力，第一分隔块3顺时针转动，当第一分隔块3转动到第一止动槽14的位置时，第一弹簧26的弹力将第一卡扣件25推入第一止动槽14中，第一分隔块3、第一环形件17以及第一单向轴承4的外圈停止运动。同时，第二分隔块15带动第二环形件7、第二单向轴承6外圈逆时针转动，第二单向轴承6外圈和内圈锁死，外圈带动内圈、飞轮16以及输出轴18转动，实际应用中输出轴18的动力传递给做功设备。当第二分隔块15越过排气孔20时，高压气体从排气孔20排出。第一分隔块3或进气孔19与排气孔20或第二分隔块15之间的气压减小，气体对第二分隔块15的推动力也减小，但是此时第二分隔块15和第二环形件7还会因为惯性继续逆时针转动。第二分隔块15继续逆时针转动一段角度后，会撞到第一分隔块3上，并推动第一分隔块3逆时针转动。当第二分隔块15转动到第二止动槽13的位置时，第二弹簧将第二卡扣件推进第二止动槽13中，以期使得第二分隔块15和第二环形件7停止运动。当第一分隔块3越过进气孔19时，进气孔19就处于下一个周期的第一分隔块3和第二分隔块15之间，第二组高压气体从进气孔19进入环形气道23，第二组高压气体给第二分隔块15顺时针的推力，使得第二分隔块15稳稳地停止在第二止动槽13的位置，同时，第二组高压气体推动第一分隔块3逆时针旋转，第一分隔块3带动第一环形件17、第一单向轴承4外圈逆时针转动，第一单向轴承4外圈和内圈锁死，外圈带动内圈、飞轮16以及输出轴18转动，实际应用中输出轴18的动力传递给做功设备。按照上述规律，第一分隔块3和第二分隔块15交替进行不断带动输出轴18转动。
所述圆弧槽8、外齿圈5、第二主动齿条、第二从动齿条和第二齿轮的作用如下：
当第二分隔块15越过排气孔20后，气压减小，第二分隔块15受到气体的推力减小，只能依靠惯性继续逆时针旋转，但是第二分隔块15、第二环形件7的惯性有限，为了使得第二分隔块15具有足够的能量继续逆时针旋转，就设计了圆弧槽8、外齿圈5、第二主动齿条、第二从动齿条和第二齿轮。第二分隔块15旋转至圆弧槽8的时候，第四弹簧将第二主动齿条推动到圆弧槽8中，经过第二齿轮的传动，第二从动齿条则向输出轴18方向运动，并将轮齿插入外齿圈5中，因而飞轮16经过外齿圈5、第二从动齿条带动第二分隔块15和第二环形件7继续逆时针旋转。飞轮16的惯性比第二环形件7的大，因此保证有足够的能量继续逆时针旋转并推动第一分隔块3逆时针运动。使得整个装置不断的周期性运动。所述圆弧槽8的两端设置为斜面，通过斜面的方式过渡到槽底，目的是使得主动齿条平稳的进入圆弧槽8中，并且能够平稳的退出圆弧槽8。退出圆弧槽8时，斜面逐渐挤压主动齿条和弹簧，使得主动齿条、从动齿条、弹簧回到收缩状态从动齿条的轮齿从外齿圈中脱离啮合。
当第一分隔块3顺时针运动至第一止动槽14的位置时，第一卡扣件25沿着第一止动槽14的斜边平稳滑入，最后第一卡扣件25受到第一止动槽14沿直径的边时就进入卡死状态，当第一分隔块3受到第二分隔块15的撞击逆时针运动时，第一卡扣件25再沿着斜边滑出第一止动槽14。
为了使得第一环形件17和第二环形件7稳定的绕输出轴18旋转，可以进一步设置圆心稳定辐条33和圆心限位环34，圆心稳定辐条33直接将第一环形件17和第二环形件7支撑在输出轴18上。