一種轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備，包括排氣控制閥、進(jìn)氣單向閥、氣缸、三角轉(zhuǎn)子、內(nèi)齒圈、齒輪、輸出軸、機(jī)殼、散熱器；機(jī)殼內(nèi)設(shè)有三角轉(zhuǎn)子，三角轉(zhuǎn)子中心設(shè)有內(nèi)齒圈，與內(nèi)齒圈配合的齒輪，齒輪固定在輸出軸上，三角轉(zhuǎn)子把氣缸分成三個(gè)均勻的獨(dú)立空間，內(nèi)齒圈與齒輪的齒數(shù)之比為3：2，氣缸兩邊分別設(shè)有進(jìn)氣單向閥和排氣控制閥。具有轉(zhuǎn)子引擎的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈作功三次，具有高馬力容積比；運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速高，體積較小、重量輕、低重心、震動(dòng)小；熱能轉(zhuǎn)換效率65%-98%；在最達(dá)功率范圍內(nèi)能調(diào)整輸入氣體調(diào)整輸出功率；該設(shè)備是對高溫?zé)釟膺M(jìn)行循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)效益高，噪音??；制造成本低。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于熱能動(dòng)力設(shè)備領(lǐng)域，尤其是利用太陽能、地?zé)帷⒖扇嘉锶紵a(chǎn)生的 高溫氣體、內(nèi)燃機(jī)熱能或尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能的動(dòng)力機(jī)器。 一種轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備有蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)。
[0003] 蒸汽機(jī)：離不開鍋爐，整個(gè)裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排 氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復(fù)式機(jī)器，慣性限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過 程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也限制了功率的提高。
[0004] 內(nèi)燃機(jī)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對燃料要求較高，對燃料的潔凈度要求嚴(yán)格，對環(huán)境污染。
[0005] 外燃機(jī)，如斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是其中一種，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)比較具備以下優(yōu) 占·
[0006] 適用于各種能源，無論是液態(tài)的、氣態(tài)的或固態(tài)的燃料，當(dāng)采用載熱系統(tǒng)（如熱 管）間接加熱時(shí)，幾乎可以使用任何高溫?zé)嵩矗ㄌ柲芊派湫酝凰睾秃朔磻?yīng)等），而發(fā)動(dòng) 機(jī)本身（除加熱器外）不需要作任何更改。同時(shí)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)無需壓縮機(jī)增壓，使用一般 風(fēng)機(jī)即可滿足要求，并允許燃料具有較高的雜質(zhì)含量；斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)容量小，機(jī)組容量 從20 - 50kw，可以因地制宜的增減系統(tǒng)容量；結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)比內(nèi)燃機(jī)少40%，降價(jià)空間 大；維護(hù)成本低。
[0007] 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由于燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒，獨(dú)立于燃?xì)獾?工質(zhì)通過加熱器吸熱，并按斯特林循環(huán)對外做功，因此避免了類似內(nèi)燃機(jī)的爆震做功和間 歇燃燒過程，從而實(shí)現(xiàn)了高效、低噪和低排放運(yùn)行。高效：總能效率達(dá)到80%以上；低噪：1 米處裸機(jī)噪音底于68dBA ;低排放：尾氣排放達(dá)到歐5標(biāo)準(zhǔn)。
[0008] 由于工質(zhì)不燃燒，外燃機(jī)避免了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的震爆做功問題，從而實(shí)現(xiàn)了高效率、 低噪音、低污染和低運(yùn)行成本。外燃機(jī)可以燃燒各種可燃?xì)怏w，如：天然氣、沼氣、石油氣、氫 氣、煤氣等，也可燃燒柴油、液化石油氣等液體燃料，還可以燃燒木材，以及利用太陽能等。 只要熱腔達(dá)到700°C，設(shè)備即可做功運(yùn)行，環(huán)境溫度越低，發(fā)電效率越高。外燃機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn) 是出力和效率不受海拔高度影響，非常適合于高海拔地區(qū)使用。
[0009] 同時(shí)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)尚存在的主要問題和缺點(diǎn)是：制造成本較高，工質(zhì)密封技術(shù)較 難，密封件的可靠性和壽命還存在問題，材料成本高，功率調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)較復(fù)雜，機(jī)器較為 笨重；膨脹室、壓縮室、加熱器、冷卻室、再生器等的成本高，熱量損失是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的2-3 倍等。
[0010] 有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括泵、蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝器等。集熱器吸收太陽輻 照，集熱器內(nèi)換熱介質(zhì)溫度升高，換熱介質(zhì)通過蒸發(fā)器把熱量傳給有機(jī)工質(zhì)。有機(jī)工質(zhì)在蒸 發(fā)器中定壓加熱，高壓的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；膨脹機(jī)尾部 排出的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入冷凝器中定壓冷凝，冷凝器出口的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過泵加壓后進(jìn)入蒸發(fā)器 完成一次發(fā)電循環(huán)。
[0011]有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)換效率不高，體積大，需要借助結(jié)構(gòu)復(fù)雜的膨脹機(jī)做功。 [0012] 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的比較：往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)都依靠空燃 混合氣燃燒產(chǎn)生的膨脹壓力以獲得轉(zhuǎn)動(dòng)力。兩種發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)差異在于使用膨脹壓力的方 式。在往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中，產(chǎn)生在活塞頂部表面的膨脹壓力向下推動(dòng)活塞，機(jī)械力被傳給連 桿，帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。對于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，膨脹壓力作用在轉(zhuǎn)子的側(cè)面。從而將三角形轉(zhuǎn)子的三 個(gè)面之一推向偏心軸的中心。這一運(yùn)動(dòng)在兩個(gè)分力的力作用下進(jìn)行。一個(gè)是指向輸出軸中 心的向心力，另一個(gè)是使輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的切線力（Ft)。
[0013] 一般發(fā)動(dòng)機(jī)是往復(fù)運(yùn)動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)，工作時(shí)活塞在氣缸里做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，為了把 活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，必須使用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)則不同，它直接將可 燃?xì)獾娜紵蛎浟D(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)扭矩。與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取消了無用的直線 運(yùn)動(dòng)，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸較小，重量較輕，而且振動(dòng)和噪聲較低，具有較大優(yōu) 勢。
[0014] 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是：三角轉(zhuǎn)子的中心繞輸出軸中心公轉(zhuǎn)的同時(shí)，三角轉(zhuǎn)子 本身又繞其中心自轉(zhuǎn)。在三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，以三角轉(zhuǎn)子中心為中心的內(nèi)齒圈與以輸出軸中 心為中心的齒輪嚙合，齒輪固定在缸體上不轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)齒圈與齒輪的齒數(shù)之比為3 :2。上述運(yùn) 動(dòng)關(guān)系使得三角轉(zhuǎn)子頂點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡（即汽缸壁的形狀)似"8"字形。三角轉(zhuǎn)子把汽缸分成 三個(gè)獨(dú)立空間，三個(gè)空間各自先后完成進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣，三角轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一周，發(fā)動(dòng)機(jī) 點(diǎn)火做功三次。由于以上運(yùn)動(dòng)關(guān)系，輸出軸的轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)速度的3倍，這與往復(fù)運(yùn)動(dòng)式 發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞與曲軸1 :1的運(yùn)動(dòng)關(guān)系完全不同。
[0015] 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：轉(zhuǎn)子引擎的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈作功三次，與一般的四沖程發(fā) 動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn)兩圈才作功一次相比，具有高馬力容積比（引擎容積較小能輸出較多動(dòng)力）的優(yōu) 點(diǎn)。另外，由于轉(zhuǎn)子引擎的軸向運(yùn)轉(zhuǎn)特性，它不需要精密的曲軸平衡能達(dá)到較高的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速。整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)只有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，與一般的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有進(jìn)、排氣活門等二十多個(gè)活 動(dòng)部件相比結(jié)構(gòu)大大簡化，發(fā)生故障的可能性也大大減小。除了以上的優(yōu)點(diǎn)外，轉(zhuǎn)子引擎的 優(yōu)點(diǎn)亦包括體積較小、重量輕、低重心、震動(dòng)小等。
[0016] 存在的不足是：油耗高，污染重。由于沒有往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓縮比，使得燃燒不 能夠很充分。雖然馬自達(dá)公司曾經(jīng)給轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)增加了單渦輪增壓和雙渦輪增壓等裝置， 但只是提高了輸出馬力，并適度的減少了尾氣排放，但還是與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)有著很大的差 距。磨損嚴(yán)重，零部件壽命短。由于三角轉(zhuǎn)子引擎的相鄰容腔間只有一個(gè)徑向密封片，徑向 密封片與缸體始終是線接觸，并且徑向密封片上與缸體接觸的位置始終在變化，因此三個(gè) 燃燒室非完全隔離(密封)，徑向密封片磨損快。引擎使用一段時(shí)間之后容易因?yàn)橛头獠牧?磨損而造成漏氣問題，大幅增加油耗與污染。其獨(dú)特的機(jī)械結(jié)構(gòu)也造成這類引擎較難維修。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本實(shí)用新型克服了外燃機(jī)存在的膨脹室、壓縮室、加熱器、冷卻室、再生器等的成 本高，熱量損失是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的2-3倍等問題；克服了有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)需要膨脹機(jī)或汽 輪機(jī)，制造成本高的技術(shù)難題；克服了內(nèi)燃機(jī)星型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、制造成本高的問 題。本實(shí)用新型提出的轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備是采用了現(xiàn)有轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，結(jié)合斯特林發(fā)動(dòng) 機(jī)、有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)的負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備。把熱能吸收后對氣缸進(jìn)行散熱冷卻產(chǎn) 生負(fù)壓拉動(dòng)三角轉(zhuǎn)子做功。
[0018] 本實(shí)用新型提供了一種熱能轉(zhuǎn)換效率高、最大功率范圍內(nèi)能調(diào)整進(jìn)氣來調(diào)整輸出 功率、能通過調(diào)整溫度進(jìn)行調(diào)整輸出功率、機(jī)器輸出功率平穩(wěn)的轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備。
[0019] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備，包括排氣控制閥、進(jìn)氣單 向閥、氣缸、三角轉(zhuǎn)子、內(nèi)齒圈、齒輪、輸出軸、機(jī)殼、散熱器；機(jī)殼內(nèi)設(shè)有三角轉(zhuǎn)子，三角轉(zhuǎn)子 中心設(shè)有內(nèi)齒圈，與內(nèi)齒圈配合的齒輪，齒輪固定在輸出軸上，三角轉(zhuǎn)子把氣缸分成三個(gè)均 勻的獨(dú)立空間，內(nèi)齒圈與齒輪的齒數(shù)之比為3 :2,氣缸兩邊分別設(shè)有進(jìn)氣單向閥和排氣控 制閥；三角轉(zhuǎn)子把氣缸分成三個(gè)獨(dú)立空間；氣缸外層設(shè)有散熱器。
[0020] 進(jìn)一步，所述散熱器制成散熱片形式。
[0021] 進(jìn)一步，在所述散熱器上設(shè)置循環(huán)管道和在管道內(nèi)注入循環(huán)冷卻介質(zhì)。
[0022] 進(jìn)一步，所述氣缸上的排氣控制閥能根據(jù)熱氣源溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)排氣。
[0023] 進(jìn)一步，所述三角轉(zhuǎn)子每完成一次循環(huán)進(jìn)氣單向閥和排氣控制閥開啟關(guān)閉三次。
[0024] 上述轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備做功的方法是：三角轉(zhuǎn)子的中心繞輸出軸中心公轉(zhuǎn)的同 時(shí)，三角轉(zhuǎn)子本身又繞其中心自轉(zhuǎn)，在三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，以三角轉(zhuǎn)子中心為中心的內(nèi)齒圈與 以輸出軸中心為中心的齒輪嚙合，齒輪固定在缸體上不轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)齒圈與齒輪的齒數(shù)之比為 3 :2,上述運(yùn)動(dòng)關(guān)系使得三角轉(zhuǎn)子頂點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡即氣缸壁的形狀是"8"字形；三角轉(zhuǎn)子把 氣缸分成三個(gè)獨(dú)立空間，三個(gè)空間各自先后完成進(jìn)氣、冷卻、做功和排氣，三角轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一 周做功三次；由于以上運(yùn)動(dòng)關(guān)系，輸出軸的轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)速度的3倍；外界熱氣源通過連 接管經(jīng)開啟的進(jìn)氣單向閥把熱氣輸入到氣缸；三角轉(zhuǎn)子端部旋轉(zhuǎn)超過排氣控制閥時(shí)排氣控 制閥打開；氣缸內(nèi)的熱氣通過散熱器散熱冷卻，氣缸內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓拉動(dòng)三角轉(zhuǎn)子向前運(yùn)動(dòng)做 功；冷卻后的做功氣體或液體通過排氣控制閥排出。
[0025] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：1)轉(zhuǎn)子引擎的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈作功三次，具有高馬力容積 t匕；2)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速高，體積較小、重量輕、低重心、震動(dòng)??；3)熱能轉(zhuǎn)換效率65%-98% ;4)生產(chǎn) 時(shí)能根據(jù)所需功率調(diào)整機(jī)器氣缸容量調(diào)整輸出功率；5)在最達(dá)功率范圍內(nèi)能調(diào)整輸入氣 體調(diào)整輸出功率；6)該設(shè)備是對高溫?zé)釟膺M(jìn)行循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)效益高，噪音??；8)制造成本 低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖中：1為排氣控制閥；2為進(jìn)氣單向閥；3為氣缸；4為三角轉(zhuǎn)子；5為內(nèi)齒圈；6為 齒輪；7為輸出軸；8為機(jī)殼；9為散熱器。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 參照附圖，本實(shí)用新型的實(shí)施方式是：
[0029] 實(shí)施例1
[0030] -種轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備，包括排氣控制閥1、進(jìn)氣單向閥2、氣缸3、三角轉(zhuǎn)子4、內(nèi) 齒圈5、齒輪6、輸出軸7、機(jī)殼8、散熱器9 ;機(jī)殼8內(nèi)設(shè)有三角轉(zhuǎn)子4,三角轉(zhuǎn)子4中心設(shè)有 內(nèi)齒圈5,與內(nèi)齒圈5配合的齒輪6,齒輪6固定在輸出軸7上，三角轉(zhuǎn)子4把氣缸5分成三 個(gè)均勻的獨(dú)立空間，內(nèi)齒圈5與齒輪6的齒數(shù)之比為3 :2,氣缸3兩邊分別設(shè)有進(jìn)氣單向閥 2和排氣控制閥1 ;三角轉(zhuǎn)子4把氣缸3分成三個(gè)獨(dú)立空間；氣缸3外層設(shè)有散熱器9。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 如實(shí)施例1中的轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備，每完成一次循環(huán)進(jìn)氣單向閥2和排氣控制閥 1開啟關(guān)閉三次；機(jī)殼8是由銅合金制成的散熱器9,利用發(fā)動(dòng)機(jī)自帶冷卻系統(tǒng)冷卻；氣缸3 容量大小根據(jù)內(nèi)燃機(jī)尾氣排放量設(shè)計(jì)。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 如實(shí)施例1或?qū)嵤├?中的轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備，散熱器9上設(shè)置循環(huán)管道和在管 道內(nèi)注入循環(huán)冷卻介質(zhì)水，利用循環(huán)流動(dòng)的水進(jìn)行冷卻。
【權(quán)利要求】
1. 一種轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備，包括排氣控制閥（1)、進(jìn)氣單向閥（2)、氣缸（3)、三角轉(zhuǎn)子 (4)、內(nèi)齒圈（5)、齒輪（6)、輸出軸（7)、機(jī)殼（8)、散熱器（9);機(jī)殼（8)內(nèi)設(shè)有三角轉(zhuǎn)子（4)， 三角轉(zhuǎn)子（4)中心設(shè)有內(nèi)齒圈（5)，與內(nèi)齒圈（5)配合的齒輪（6)，齒輪（6)固定在輸出軸 (7 )上，三角轉(zhuǎn)子（4)把氣缸（5 )分成三個(gè)均勻的獨(dú)立空間，內(nèi)齒圈（5 )與齒輪（6 )的齒數(shù)之 比為3 :2,氣缸（3)兩邊分別設(shè)有進(jìn)氣單向閥（2)和排氣控制閥（1);三角轉(zhuǎn)子（4)把氣缸 (3)分成三個(gè)獨(dú)立空間；氣缸（3)外層設(shè)有散熱器（9)。
2. 如權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備，其特征是，所述散熱器（9)制成散熱片形式。
3. 如權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備，其特征是，在所述散熱器（9)上設(shè)置循環(huán)管道 和在管道內(nèi)注入循環(huán)冷卻介質(zhì)。
4. 如權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備，其特征是，所述氣缸（3)上的排氣控制閥（1) 能根據(jù)熱氣源溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)排氣。
5. 如權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)子負(fù)壓動(dòng)力設(shè)備，其特征是，所述三角轉(zhuǎn)子（4)每完成一次循環(huán) 進(jìn)氣單向閥（2)和排氣控制閥（1)開啟關(guān)閉三次。
【文檔編號(hào)】F02B55/14GK203892009SQ201420215469
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】郭遠(yuǎn)軍 申請人:郭遠(yuǎn)軍