專利名稱：低副型差動控制旋轉活塞式機械的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種旋轉活塞式機械，特別是一種低付型差動控制旋轉活塞式機械。它可適用于發(fā)動機或壓縮機。
在本發(fā)明提出之前，旋轉活塞式發(fā)動機種類很多，較成熟的只有WanKeL的三角活塞旋轉式發(fā)動機。但是，由于該機是以雙弧外旋輪線為缸體，以三弧內(nèi)包絡線為活塞，其傳動機構是高付聯(lián)接形式。因此，這對于該機的油滑、耐磨性和密封都相當不利，使該機的制造工藝復雜，成本過高;另外，由于該發(fā)動機的缸體型線和活塞輪廓線之間的基本關系，要形成足夠大的壓縮比來滿足某些燃油的壓燃條件，相當困難。從而限制了該機的使用范圍。
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構緊湊，工作平穩(wěn)，可用于發(fā)動機或壓縮機的低付型差動控制旋轉活塞式機械的基本結構，它的容積壓縮比能滿足各種燃油的壓燃條件。
針對上述發(fā)明目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的采用一個主軸18和一個與主軸18中心線同軸的圓形氣缸10，在氣缸10的兩端裝有與主軸同心的左轉盤9和右轉盤1。左轉盤9、右轉盤1與氣缸10內(nèi)壁構成一環(huán)形密封腔，在該密封腔內(nèi)裝有4個活塞，其中，每個活塞上裝有一個活塞銷23，相間隔的兩個活塞(即活塞A和活塞B或活塞C和活塞D)的活塞銷23插入左轉盤9或右轉盤1中的兩個銷孔中，也就是說左轉盤9中的兩個活塞與右轉盤1中的兩個活塞在密封腔內(nèi)是交錯排列的，它們之間可相對轉動，但每個轉盤中的兩個活塞之間的位置是固定的，它們與各自的轉盤同步轉動。在氣缸10的兩側各裝有二個與氣缸10中心線偏心的控制環(huán)。每個控制環(huán)上裝有一個銷軸27。控制環(huán)與活塞之間用連桿鉸接相聯(lián)，每個控制環(huán)同一個活塞相聯(lián)。在控制環(huán)12和控制環(huán)15外側的主軸18上各裝有一個與主軸固聯(lián)的控制盤5和控制盤17，每個控制盤中裝有兩個銷軸29，這兩個銷軸29與控制盤中心對稱，控制盤5中的兩個銷軸29與控制盤17中的兩個銷軸29之間交錯90°。每個控制盤與它相鄰的兩控制環(huán)之間用連桿鉸接相聯(lián)。以上就構成了本發(fā)明的基本結構。
為了清楚地說明本發(fā)明的工作原理，我們將本發(fā)明的基本結構(見

圖1)簡化為圖2所示的機構簡圖，對圖2的機構運動情況進行分析。
在圖2中，件號1、9代表右轉盤和左轉盤，A、B代表右轉盤上的活塞A和活塞B，C、D代表左轉盤上的活塞C和活塞D，件號2、4、6、8、11、13、14、16代表連桿，件號3、7、12、15代表控制環(huán)，件號10代表氣缸，件號5、17代表右控制盤和左控制盤，件號18代表主軸。00表示主軸中心線，0，0，'表示控制環(huán)中心線。從圖中可以看出本機構共由16個構件組成4付雙曲柄機件，(件號5、17、18可看作一個構件，件號11、12、13、14、15、16為虛約束條件數(shù))，其中，活動件數(shù)n＝9，低付數(shù)Pc＝13，高付數(shù)PH＝0，根據(jù)K＝3n-2Pc-PH公式，求得本機構的自由度K＝3×9-2×3-0＝1。
因此，本機構只要有一個起始原動件，就能有兩個確定的輸出運動。如果以件1為起始構件輸入運動，就有從動件18和從動件9兩個確定的輸出運動。如果以件18為起始構件輸入運動，就有從動件1和從動件9兩個確定的輸出運動。本機構能形成一種有周期性的運動規(guī)律，現(xiàn)結合傳動角度分析圖加以分析。
圖3是圖2中件號1、2、3和10組成的四連桿機構。角度分析圖。從圖中看出，當件1順時針旋轉135°時，件3被帶動順時針旋轉55°。
圖4是圖2中件號3、4、5和10組成的四連桿機構角度分析圖。當件3在件1的帶動下順時針旋轉55°時，件5被帶動順時針旋轉90°。
也就是說，件1順時針旋轉135°時，件5(即主軸18)被帶動順時針旋轉90°。形成135°∶90°的位置變化。
圖5是圖2中件號17、6、7和10組成的四連桿機構角度分析圖。當件17(即主軸18)在件1的帶動下順時針旋轉90
時，件7被帶動順時針旋轉107°。
圖6是圖2中件號7、8、9和10組成的四連桿機構角度分析圖。當件7在件17的帶動下順時針旋轉107°時，件9被帶動順時針旋轉45°。
也就是說件17在件1的帶動下順時針旋轉90°時，件9同時也被件17帶動旋轉45°，形成90°∶45°的位置變化。
這樣，當件1沿順時針旋轉135°時，主軸18隨之沿順時針方向旋轉90°，件9也沿順時針方向旋轉45°。
同上分析，當件1繼續(xù)沿順時針方向旋轉45°時，則主軸18被帶動沿順時針方向繼續(xù)旋轉90°，件9同時也被主軸18帶動沿順時針方向旋轉135°，這樣，件1，件9和主軸18又回到了初始運動狀態(tài)，形成了一個速度周期性的變化。
綜上所述，當件1旋轉一圈時，件9隨之產(chǎn)生慢-快，慢-快兩個速度周期性的變化。也就是說，在一個周期內(nèi)，件1同件9之間的夾角發(fā)生了從45°-135°，又從135°-45°的變化，這就是本發(fā)明的運動規(guī)律。
當本發(fā)明作發(fā)動機使用時，主軸18旋轉一周，氣缸10內(nèi)完成四次四沖程工作循環(huán)。
圖7表示發(fā)動機吸氣行程狀態(tài)圖，此時，左轉盤9與右轉盤1相交45°。
圖8表示發(fā)動機的壓縮行程狀態(tài)圖，此時，左轉盤9與右轉盤1相交135°。
圖9表示發(fā)動機的燃燒行程狀態(tài)圖，此時，左轉盤9與右轉盤1相交45°。
圖10表示發(fā)動機的排氣行程狀態(tài)圖，此時，左轉盤9與右轉盤1相交45°。
在圖7至圖10中表示的是活塞D和活塞B的四沖程工作循環(huán)，活塞D和活塞B進行四沖程一個工作循環(huán)的同時，活塞A和活塞C也進行了四沖程一個工作循環(huán)。
發(fā)動機工作時，氣缸10內(nèi)的可燃混合氣體在燃燒行程時燃燒產(chǎn)生的氣體壓力作用在活塞上，由于此時有自鎖現(xiàn)象存在，因此，它只能推動活塞沿順時針方向旋轉。作用在活塞上的動力矩通過連桿、控制環(huán)和控制盤傳遞給主軸，使主軸旋轉，并對外輸出功率。
當本發(fā)明作壓縮機使用時，電動機帶動主軸旋轉，活塞在主軸的帶動下產(chǎn)生上述運動，完成壓縮機的吸氣和壓縮行程，其動力矩的傳遞路線與發(fā)動機相反。
本發(fā)明與現(xiàn)有三角轉子發(fā)動機相比，它結構緊湊，傳動機構簡單可靠。由于它采用的一些鋼性構件都是用平面低付聯(lián)接而成，而低付聯(lián)接的接觸面上的壓強較低，又便于潤滑，密封，因此，本發(fā)明的各部件摩損較輕，壽命長，密封條件好，便于加工、制造，從而降低了成本;本發(fā)明的氣缸在一圓周上產(chǎn)生兩個定點壓縮區(qū)，它能在一定點點火”大大簡化了發(fā)動機的結構;本發(fā)明中氣缸的容積壓縮比，可以通過調(diào)節(jié)活塞的厚度來調(diào)整，完全能滿足各種燃油的壓燃條件，油耗很低;本發(fā)明的各活動構件基本上是對稱布置的，不平衡質(zhì)量比三角轉子發(fā)動機更小，因此，在高速運轉中，它的工作平穩(wěn)性、振動性相對來說也更小。
以下結合附圖詳細說明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明作發(fā)動機使用的結構11是左轉盤9的結構12是右轉盤1的結構13是控制盤5的結構14是控制環(huán)的結構15是活塞的結構16是圖15A-A剖視圖本發(fā)明作發(fā)動機時，其結構見圖1。它有一個圓形氣缸10和一個位于氣缸10軸線位置的主軸18，在氣缸10的兩端各裝有一個左轉盤9和右轉盤1，它們與氣缸10之間裝有密封環(huán)19，它們與主軸18之間用軸承20相聯(lián)，左轉盤9與右轉盤1之間有軸承21和密封圈22，這樣，左轉盤9和右轉盤1與氣缸10之間構成一環(huán)形密封腔，且左轉盤9、右轉盤1和主軸18可產(chǎn)生相對運動。在該環(huán)形密封腔內(nèi)裝有活塞A、活塞B、活塞C和活塞D四個活塞，每個活塞上裝有一個活塞銷23，活塞A和活塞B上的活塞銷23，插入右轉盤1中的兩個銷孔中，活塞C和活塞D上的活塞銷23插入左轉盤9中的兩個銷孔中，左轉盤9中的兩個銷孔與左轉盤中心對稱，見圖11，右轉盤1中的兩個銷孔與右轉盤中心對稱，見圖12，在左轉盤和右轉盤中還有油槽。在氣缸10的左右兩側各有2個控制環(huán)安裝在與主轉偏心的位置上，控制環(huán)7和控制環(huán)12位于氣缸10的左邊，控制環(huán)3和控制環(huán)15位于氣缸的右邊，每個控制環(huán)的圓周上開有一個銷孔，見圖14，控制環(huán)7和控制環(huán)12裝在一個控制環(huán)座24上，它們之間裝有滾柱25，控制環(huán)3和控制環(huán)15上裝在另一個控制環(huán)座24上，它們之間也裝有滾柱25，控制環(huán)座24固定在機座26上。在每個控制環(huán)的銷孔中裝有一根銷軸27，控制環(huán)7中的銷軸27與活塞C上的活塞銷23之間用連桿8鉸接，控制環(huán)12中的銷軸27與活塞D上的活塞銷23之間用連桿13鉸接，控制環(huán)3中的銷軸27與活塞A上的活塞銷23之間用連桿2鉸接，控制環(huán)15中的銷軸27與活塞B上的活塞銷23之間用連桿14鉸接，在控制環(huán)12和控制環(huán)15外側的主軸18兩頭，各裝有一個控制盤5和控制盤17，它們與主軸18之間用銷子28固聯(lián)，在每個控制盤件，與其中心對稱的圓周上開有兩個銷孔，見圖14，位于主軸18兩頭的控制盤17和控制盤5之間，以各自的銷孔為基準，沿圓周方向交錯90°固定在主軸18上，在控制盤5和控制盤17中的每個銷孔中裝有銷軸29，左邊的控制盤17中的兩個銷軸29與控制環(huán)12和控制環(huán)7中的銷軸27用連桿11和連桿6鉸接，右邊的控制盤5中的兩個銷軸29與控制環(huán)3和控制環(huán)15中的銷軸27用連桿4和連桿16鉸接，控制盤與機架26之間用軸承30相聯(lián)，其間還有密封裝置?；钊慕Y構見圖15和圖16，活塞頂部有一導向角α，α
0活塞中與其它部件接觸并產(chǎn)生相對運動的三個面上開有槽，槽內(nèi)裝有密封片31和密封片32。在氣缸10中的環(huán)形密封腔內(nèi)有上、下兩個壓縮區(qū)，見圖7至圖9，在上壓縮區(qū)內(nèi)(即相鄰兩活塞相交45°范圍)的中間位置的氣缸10上裝有一個火花塞33，在下壓縮區(qū)內(nèi)(即另兩個活塞相交45°范圍)的兩邊界位置的氣缸10上開有進氣口34和排氣口35，進氣口34與排氣口35中心線相交45°。
本發(fā)明作壓縮機時，只需將排氣口35開在上、下壓縮區(qū)中間的氣缸10上，進氣口34開在上下壓縮區(qū)邊緣的氣缸10上即可，此時，位于上下壓縮區(qū)邊緣的兩進氣口對稱，位于上下壓縮區(qū)中間的兩排氣口對稱，四個活塞頂部的導向角α＝0。
權利要求
1.一種用于發(fā)動機或壓縮機的低付型差動控制旋轉活塞式機械，它有一根主軸18和一個與主軸18同軸的圓形氣缸10，其特征在于①在氣缸10的兩端裝有左轉盤9和右轉盤1，它們與氣缸10的內(nèi)壁組成一環(huán)形密封腔；②在上述環(huán)形密封腔內(nèi)裝有4個活塞，其中，每個活塞上裝有一個活塞銷23，相間隔的兩個活塞的活塞銷23插入左轉盤9或右轉盤1中的兩個銷孔中；③在氣缸10的兩側，各裝有二個與氣缸10中心線偏心的控制環(huán)，每個控制環(huán)上裝有一個銷軸27，控制環(huán)與活塞之間用連桿鉸接相聯(lián)，每個控制環(huán)只同一個活塞相聯(lián)；④在控制環(huán)12和控制環(huán)15外側的主軸18上，各裝有一個與主軸固聯(lián)的控制盤5和控制盤17，每個控制盤與它相鄰的兩控制環(huán)之間用連桿鉸接相聯(lián)。
2.按照權利要求1所述的低付型差動控制旋轉活塞式機械。其特征在于與每個控制盤的中心對稱的圓周上裝有兩個銷軸29，控制盤5中的兩個銷軸29與控制盤17中的兩個銷軸29之間沿圓周方向交錯90°。
3.按照權利要求1或2所述的低付型差動控制旋轉活塞式機械。其特征在于在上壓縮區(qū)相鄰兩活塞相交45°范圍)內(nèi)的中間位置的氣缸10上裝有一個火花塞33，在下壓縮區(qū)(另兩個相鄰活塞相交45°范圍)內(nèi)的兩邊界位置的氣缸10上開有進氣口34和排氣口35，進氣口和排氣口中心線相交45°，在每個活塞頂部有一不等于零的導向角α構成發(fā)動機。
4.按照權利要求1或2所述的低付型差動控制旋轉活塞式機械。其特征在于在上、下壓縮區(qū)中間的氣缸10上開有排氣口35，在上下壓縮區(qū)邊界位置的氣缸10上開有進氣口34，此時，每個活塞頂部的導向角α＝0，構成壓縮機。
全文摘要
本發(fā)明是一種適用于發(fā)動機或壓縮機的低副型差動控制旋轉活塞式機械。它主要由主軸18和與主軸18同軸的圓形氣缸10組成，在氣缸兩端裝有兩個轉盤，它們與氣缸構成一環(huán)形密封腔，在該密封腔內(nèi)裝有四個活塞，活塞通過連桿、控制環(huán)等同固定在主軸上的控制盤聯(lián)接。本發(fā)明結構緊湊，工作平穩(wěn)，氣缸容積壓縮比可以調(diào)節(jié)，完全能滿足各種燃油的壓燃條件。本發(fā)明密封條件好，便于制造加工。
文檔編號F04C18/07GK1056730SQ9010825
公開日1991年12月4日 申請日期1990年10月7日 優(yōu)先權日1990年10月7日
發(fā)明者劉笙 申請人:劉笙