專利名稱：動靜并行交替的旋轉動力傳遞機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明項目是在泵，動力機械，發(fā)動機中以通過原輸出軸或另增加的軸上，再增設不完整齒輪及其上的鎖住、定位、防擺、防沖擊機構來實現(xiàn)動、靜并行交替的旋轉活塞在環(huán)形缸體內進行工作的機構，來取代曲柄連桿機構。
目前國內的泵，動力機械、發(fā)動機中的活塞做往復直線運動，再通過曲柄連桿機構或輸入，或輸出動力。由于死點的存在，只有通過慣性力的作用及其運動才能過死點而改變往復運動活塞的運動方向，所以存在活塞處的爆發(fā)力Pt不能全部發(fā)揮出來-對發(fā)動機來說，以及動力不能全部送往活塞處-對動力機械與泵來說，故提高機械效率一直是人們所關注的關鍵問題。當今國內國外先后有各種不同類型的旋轉活塞式發(fā)動機，及動力機械出現(xiàn)，最終的目的全是要以高效率的機械，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的往復式曲柄連桿機構的機械，如DE-GM(實用新型)7528719，US-PS1163142，US-PS4004555。及我國90年CN1046368A，91年CN1049215A，92年CN2099841U以及其它的發(fā)明或實用新型，但都存在或這或那方面的問題，如體積大，傳動構件多而復雜，又還有“因通過中間構件再將活塞力傳給中軸上，從而使回轉半徑減小而削減扭動力矩”，以及氣密性潤滑性和功率不好提高及難實現(xiàn)的問題……等。
在CN1046368A中，活塞的爆發(fā)力要通過齒輪組及曲拐才能傳出來，所以仍未能丟掉曲柄連桿機構，仍有與死點作用相近的曲柄與連桿在一條直線時不能傳遞力的現(xiàn)象存在。故其發(fā)明中公開了一種在他的圖5中的“通過凸輪曲線克服傳動死點位置”，所表示的裝置來克服死點作用(眾所周知，連桿傳遞之力的方向必與連桿直線方向一致，若其與曲拐垂直。方能最大的完全的傳遞扭矩，反之，互不垂直，則連桿方向的要分解成與曲拐垂直之力才能產生扭矩，這才是起作用的力。由于分解的結果，所以連桿方向之力不能全部發(fā)揮作用，特別是死點位置連桿方向之力分解到與曲拐垂直之力為零，故此位置不能產生扭矩)，但是死點不能傳遞鈕矩及死點附近少傳遞扭矩的現(xiàn)象仍不能全部消除。
在CN1049215A中，活塞2A、2B的爆發(fā)力Pt是通過與其滑動結合在一起的方滑塊傳動軸4及此軸上的滾動套5在外定位套7和凸輪軸6之間并靠擠動凸輪轉軸6而驅動凸輪轉軸6轉動而往外輸出動力，所以方滑塊傳動軸4是中間的傳力構件，其所傳之力仍為爆發(fā)力Pt但傳力半徑R減小為凸輪軸6的凸輪與方滑塊傳動軸4的半徑之和。這R與活塞2A、2B中心到凸輪軸6中心之距Ro相比是減少了，所以也存在著活塞的爆發(fā)力Pt產生之扭矩因為Ro減小為R而減少了。
在CN2099841U中，因為有旋轉活塞1的園凸起1A，與活動閥門3相接觸而增大摩擦阻力，從而使活塞的爆發(fā)力Pt將有一部份克服這種阻力而影響功率。
本發(fā)明項目的目的就是針對上述的存在問題而進行設計的一種結構新穎，實用性強的取代曲柄連桿的“動靜并行交替的旋轉活塞在環(huán)形缸體內進行工作的機構”。它具有提高效率，降低噪音，結構緊湊，體積小、各方面性能好的特點。它適用于各種泵類包括空壓機、冷凍機、氨壓機、制氧機、風機、水泵、其它液體泵，以及內燃發(fā)動機等。
本發(fā)明項目的設計方案與內容，我們著重以內燃機為例，參見附圖予以詳細說明，說明之前我們先將圖中各編號名稱列下
零件號 名稱 零件號 名稱1(1') 軸承座 21 配氣齒輪2(2') 軸承座 22 輸出(入)齒輪3 下主半軸 23 給油齒輪4 單向鎖住器 24 軸承座5 下環(huán)形缸體 25 下不完整齒輪6 上環(huán)形缸體 26 定位緩沖塊7 單向鎖住器 27(27') 防擺塊(滾棒式)8 上活塞輪 28 組合螺栓9(9') 軸承座 29(29') 活塞10(10') 軸承座 30(30') 活塞11 下活塞輪 31 地腳螺栓12 上主半軸 32 密封環(huán)13(13') 全齒輪 33 密封環(huán)14 上不完整齒輪 34 曲密封條15 定位緩沖塊 35 密封環(huán)16 防擺塊 36(36') 鎖緊螺母17 定位增速塊 37 軸承座套18 輸出軸 38(38') 電磁離合器19 軸承座 39(39') 電磁抱閘20 鎖住曲塊圖1為甲、乙兩種方案的工作原理剖面圖。
圖2為甲種方案的總裝配示意的A、B視圖。
圖3為甲種方案的總裝配示意圖2中的C剖面圖，及此方案輸出(λ)軸上的上與下兩個不完整齒輪分布位置相互關系平面圖丙。
圖4為鎖住、定位、防擺、又防沖擊的裝置平面圖。圖Ⅰ為全齒輪的13在ω1由O變到正常時之ω1的開始時之相互平面位置圖。圖Ⅱ為正常時的ω1突然變?yōu)镺而停止的剛開始時之相互平面位置圖。
圖5-1與圖5-2為各個不同時刻的二缸體、四缸體、八缸體的不同狀態(tài)工作平面分布圖。
圖1甲與圖2中的A、B視圖與圖3中的圖2C剖面是相互關聯(lián)一致的，故結合一起共同說明活塞29、29'與活塞30、30'為前后各兩個180°對置活塞分別固接在上、下活塞輪8與11上，且又可在上、下環(huán)形缸體6與5內，且又在密封的條件下做一個方向的，又分別固接，以及繞互為斷開的上、下主半軸12，3旋轉的運動，兩半環(huán)形缸體6與5通過組合螺栓28成為一個整個的環(huán)形缸體，又通過地腳螺栓31使其固接在機架上。通過固接在機架上的軸承座1、2、9、10、而使上、下主半軸旋轉為一定的方向，其上有正反扣鎖緊螺母36、36'固接。上、下主半軸上分別固接全齒輪13、13'又分別和輸出軸18上固接的不完整齒輪14、25嚙合運轉。輸出軸18支承在軸承座19、24上，又有輸出、配氣、給油齒輪22、21、23與其同樣運轉，則輸出齒輪22實現(xiàn)往外輸出功或往內輸入功(泵、或風機等的電動機帶動的機械)，密封環(huán)35與32、33、以及曲密封條34共同實現(xiàn)密封的問題，又在圖3丙中將不完整齒輪14、25的有無齒情況分別畫在一張大樣圖上，本圖外圈為14，內圈為25的各相關有、無齒之部位，由此圖可了解到當輸出軸18正常運轉時，不完整齒輪14、25在有或無齒部位使全齒輪13'、13分別處在運轉、并行、停止狀態(tài)，若在全齒輪13、13'的各運轉狀態(tài)中，使活塞被施加爆發(fā)力時就可使活塞推動輸出軸<p>PECP10巖屑/井眼穩(wěn)定劑防失水NaCl 頁巖穩(wěn)定劑油 潤滑劑 防泥包鉆具表2 粘結性泥漿中添加劑的作用添加劑 主要作用 次要作用合成聚合物1防失水緩凝劑淀粉2防失水緩凝劑生物聚合物3粘度緩凝劑硅酸鹽 促凝劑碳水化合物 緩凝 反絮凝劑聚合物4重晶石5調節(jié)比重
土6防失水調節(jié)鉆屑濃度粘土/石英粉7調節(jié)鉆屑濃度礦渣8調節(jié)粘結性調節(jié)鉆屑濃度石灰9速凝劑調節(jié)鉆屑濃度PECP10緩凝劑控制流變性NaCl - -油 - -
為了表示曲密封條34的形式，在丙圖中畫出34的形式，(一段小曲線)以
代表內密封環(huán)，以
代表外密封環(huán)，則曲密封條34為
，被夾在
兩個之間，又由于圖中虛線為34的原始位置，所以34按裝后則有對
密封環(huán)(代表33)及
密封環(huán)(代表外密封環(huán)33)之間施加擠壓力，所以起密封作用結果較好。
圖4是與前3個圖的件號一致，定位緩沖塊26與15是工作在第二層(遠離齒輪面層)與定位增速塊17共同起定位緩沖增速的作用，其下有鎖住曲塊20可以任意通過，所以鎖住曲塊20與防擺塊27工作在第一層(近貼在齒輪面層)兩層工作的工件互不防礙。27'是滾棒，其目的是使鎖住曲塊20與防擺塊27之間互相滑動摩擦力減小變成滾動摩擦。當處在Ⅰ狀態(tài)時，ω1由O逐漸增大，a與A兩點接觸后再逐漸轉變到b，B兩點接觸。若任一時刻兩相接觸為h點，引公法線交O1O0連線的P點，由于h點變化，P點往O1方面移，所以ω1逐漸增大到正常嚙合的角速度ω1。由于圖中看到工狀態(tài)的D1與K1兩點相接觸，兩齒輪按ω0與ω1方向轉動。鎖住曲塊20與防擺塊27均不阻礙兩輪運動。當這樣運轉成圖中Ⅱ狀態(tài)時，K1與E，兩點相接觸，這時不完整齒輪(25)仍按ω0轉動。而全齒輪13(或13')必須停止。由于
存在，兩方向均不可轉動，這時
阻礙全齒輪13(或13')正反轉。故起到定位、防擺、鎖住、防沖擊的作用。此外，也可將起定位緩沖增速作用的定位緩沖塊15，26與定位增速塊17，以及起防擺鎖住作用的防擺塊27(16)與鎖住曲塊20，分別做成定位緩沖增速輪組和防擺鎖住輪組，就是說15(26)與17及27(16)與20各為一組輪，而與全齒輪13(13')及上、下不完整齒輪14(25)分開。
圖5-1與圖5-2的說明本圖大樣號前一個數(shù)字表示狀態(tài)順序。后一個數(shù)字表示缸體數(shù)。舉例說明圖5-1中的大樣號
這4個大樣號表示后一個數(shù)字為4，所以都是四缸體。前一個數(shù)字又分別為1、2、3、4這四個狀態(tài)，下面以此四缸體為例加以說明。圖中5、6表示下與上環(huán)形缸體。11、8表示下與上活塞輪。βo表示停與轉的期間。兩相鄰βα為兩活塞輪互相距離βα后開始又并行βα時止的區(qū)間。圖中
狀態(tài)中的a、b、c、d四個活塞也是活塞29、30、29'、30'，分別為上活塞輪8固接著a，c兩活塞，并處于停止狀態(tài)，且位于0，3兩點。而下活塞輪11固接著b，d活塞，由0，3兩點開始運行到達1，4兩點時刻，a與c活塞停止，b與d活塞還要繼續(xù)運行的這個瞬間的狀態(tài)。其它的狀態(tài)均與此同理。我們再談一下
狀態(tài)吧;這是前一狀態(tài)b與d活塞分別運動到2、5兩點之時刻，c與a活塞開始分別由3與0兩點同b與d活塞也一起運行，也就是b與d和c與a互相并行βα時，b與d到達3與0兩點停止，a與c到達1、4兩點又繼續(xù)運行之時刻的狀態(tài)。這樣循環(huán)下去，每轉180°時之狀態(tài)位置劃在此圖，而有幾個狀態(tài)。
圖中
大樣圖內畫出了三種力的方向。其箭頭所指的方向代表Pb、Pe、Pp三種力的方向。每種力都是氣態(tài)變化而對活塞施加的力。
例如Pe代表壓縮沖程的氣體被壓縮時對a，d活塞施加的阻力。
Pb代表爆發(fā)力Pt對活塞c，d活塞施加的主動力。
Pp為吸入沖程及排出沖程對活塞b所施加之力(圖中排出沖程的施加到C活塞之力Pp未畫出-因為圖面太緊)。
圖中Pb與Pe分別各為由大變小及由小變大，當兩相平衡時，d與b活塞以及其它非爆發(fā)(作功沖程)沖程的活塞均與原來已有的帶曲<p>PECP10巖屑/井眼穩(wěn)定劑防失水NaCl 頁巖穩(wěn)定劑油 潤滑劑 防泥包鉆具表2 粘結性泥漿中添加劑的作用添加劑 主要作用 次要作用合成聚合物1防失水緩凝劑淀粉2防失水緩凝劑生物聚合物3粘度緩凝劑硅酸鹽 促凝劑碳水化合物 緩凝 反絮凝劑聚合物4重晶石5調節(jié)比重
土6防失水調節(jié)鉆屑濃度粘土/石英粉7調節(jié)鉆屑濃度礦渣8調節(jié)粘結性調節(jié)鉆屑濃度石灰9速凝劑調節(jié)鉆屑濃度PECP10緩凝劑控制流變性NaCl - -油 - -
全齒13、13'的動停狀態(tài)表表一
話，
擠壓
所以也不能正轉，故只好是處于停止狀態(tài)。從上可看出，本發(fā)明項目實現(xiàn)了內燃機工作過程，當為電動機輸入時，由于A、B、C、D四個室是處在一個活塞停止，另一個活塞運轉，其結果必然是各個體積增大，縮小的循環(huán)狀態(tài)，所以也實現(xiàn)了空壓機、氨壓機、冷凍機、制氧機、泵、風機等的工作過程。
圖2、C剖面中的P0力施加是為了保證密封而設，活塞環(huán)35、33、32及曲密封條34等必須兩個方向有力施加到密封件與被密封體之間并使其互相擠壓才可使密封效果最好，對密封環(huán)及曲密封條來說，在曲率半徑方向是靠曲率變化(或直徑變化)來實現(xiàn)，另一方則靠施加P0力，以及在32內增設彈簧片來實現(xiàn)，若當密封條件要求較嚴時，就要將32的密封方法全改為33的密封方法(⊥方向縫隙改為水平方向縫隙，則32就改為同33一樣了)。而33的P0施加力是靠上、兩缸體(③與④狀態(tài)未畫出圖來) 表二
四缸體 表三
八缸體 表四
下缸體5與6之間的墊板之厚度來控制。因為組合螺栓28擰緊造成墊板變形而施加到33、34的力，并使其大小等于我們所要求的P0數(shù)值是可實現(xiàn)的。(P0大了，則摩擦損失大，功率損失也大，故取P0為恰到好處之值)。
我們結合圖5-1，圖5-2及其說明來闡述二缸體、四缸體、八缸體的吸、壓、爆、排四沖程的工作狀態(tài)情況，現(xiàn)列出表來說明。表二、表三、表四中的狀態(tài)是與圖5-1，圖5-2的大樣號一致的。圖5中的βα與βo，βz有下式關系βo+2βα＝βz＝180°……①βα＝〔( (360°×2)/(K) -2β1)/ε+1〕+β1……②βα的大小依壓縮比ε及一周360°所分成的缸體數(shù)K活塞的結構厚度β1來決定，并有下式成立(見②式)。
我們仍討論四缸體(表三)。從此表所列的結果使我們了解到每種狀態(tài)都有作功沖程。四種狀態(tài)仍為720°是一次大循環(huán)。其結果是效率提高很多。而八缸體，二缸體的狀態(tài)情況，我們就不再討論了，下面我再討論壓縮機情況。從二缸體大樣可知運動的活塞之前方壓縮，其后方就形成真空而吸入，從而吸與壓同時進行，當然由于吸壓同時進行對活塞來說其軸功率要增大一個負壓值，但總的來說，因為打氣量增大二倍以上，所以還是提高功率很多的。
圖1乙方案與甲方案的工作原理是一樣的，仍為活塞有并行、停止并行、運轉、并行互相交替的功能。以電路實現(xiàn)電磁離合器代替不完整齒輪的功能。又有電磁抱閘39(39')來實現(xiàn)鎖住、防擺、定位的功能。
有關冷卻、潤滑、進排氣配合……等，以及其它方面的技術仍是原有技術，所以不再多述了。
權利要求
1.一種取代曲柄連桿機構的動靜并行交替的旋轉動力傳遞機構，本發(fā)明項目的特征是具有環(huán)形缸體5和6，其內有成雙的活塞29、29′與30、30′、或兩個，或肆個或陸個、或捌個活塞等，這一半運動起活塞作用，那一半靜止起頂蓋作用，或并行交替互換地工作著，具有活塞輪8和11并與活塞固接，同時與密封環(huán)，32、33，曲密封條34等一起工作，或改密封條件均為水平縫隙，變密封環(huán)32為密封環(huán)33的水平縫隙密封之形狀，具有上、下主半軸3與12的互為斷開的形狀，具有全齒輪13及13′與不完整齒輪14及25嚙合，并還設有鎖住、定位、防擺、防沖擊機構配合工作的原理之機構，具有防擺塊27(16)與滾棒式防擺塊27′及與鎖住曲塊20配合一起工作的機構。
2.依權利要求1所述的一種取代曲柄連桿機構的動靜并行交替的旋轉動力傳遞機構，其特征是防擺塊27(16)或滾棒式防擺塊27'又與鎖住曲塊20配合工作，這種工作原理的曲面軸承。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種取代曲柄連桿機構的動靜并行交替的旋轉動力傳遞機構，其特征是可以幾個環(huán)形缸組合成多級的取代曲柄連桿機構的動靜并行交替的旋轉動力傳遞機構。
4.根據(jù)權利要求1，2，3所述，其特征是這些機械設備的內、外形狀、構造變化，且可以實現(xiàn)上述的工作原理與生產方法。
全文摘要
本發(fā)明項目為一種取代曲柄連桿機構的動靜并行交替的旋轉動力傳遞機構，適用于發(fā)動機、壓縮機等動力機械，泵與風機……等，其環(huán)形缸體的外形近似四個1/4圓的彎頭組合而成。其缸體內有兩個或肆個、或陸個、捌個……等成雙的旋轉活塞，靠不完整齒輪與環(huán)形缸體中心的斷開又同心的兩主半軸上的全齒輪嚙合；又靠鎖住、定住、防擺、又防沖擊的裝置而實現(xiàn)這與那一半活塞交替地你動我靜或并行地工作，輸出(入)動力作功，具有節(jié)能降耗的優(yōu)點。
文檔編號F16H21/18GK1086296SQ9211250
公開日1994年5月4日 申請日期1992年10月25日 優(yōu)先權日1992年10月25日
發(fā)明者張雙來 申請人:張雙來