[发明专利]组合式叶片旋转发动机

说明书

本发明属于一种组合式叶片旋转发动机，尤其是一种带有偏心转子的单叶片旋转发动机。

在现有技术中，叶片式旋转发动机与三角活塞式以及差速式发动机一起并列为旋转发动机的三种典型结构，而叶片式发动机本身也有不胜枚举的各类变形，其中的一类就是本发明所属的偏心转子叶片式旋转发动机。这种发动机的主要结构特征是：汽缸呈圆柱形，其轴线上设有一根横贯中心的轴，轴与汽缸内壁间沿径向设置有绕上述轴线转动的叶片，汽缸内偏心设置有一围绕上述中心轴且外壁与汽缸内壁相切的圆筒形转子，其上沿轴线开槽容叶片伸出，这样叶片、转子外壁以及汽缸内壁共同围成了一个随着叶片转动而变化容积的燃烧室，从而完成内燃机的工作循环。这类发动机可以是单叶片的，也可以有多叶片，例如美国专利US3132632、US2969049及US3289653中所描述的机型。

然而，旋转发动机之所以仍未能够大量投入到实际应用中去则是因为它存在着诸多致命缺陷有待改进，因而目前无法达到简单、可靠、高效的运转要求。以上述几篇该专利文献为例：对于如美国专利US3132632所公开的多叶片方案而言，由于在运转时多个叶片间的夹角在随时改变，因此不能将这些叶片全都固定在中心轴上，那么功率的输出就主要靠叶片推动偏心转子完成，这样在燃气爆发所产生的巨大压力与负载的相互作用下，会在叶片与伸出转子的槽之间造成极大的应力，从而很快导致其间的滑块或密封元件磨损，致使整机失效。而对于美国专利US2969049以及US3289653所公开的单叶片方案而言，虽然它们都采用叶片与中心轴固定在一起的动力输出方式，但是它们均存在着明显的缺陷。首先，对于前者，由于其结构所限，它必需设置一套专门的机构驱动偏心转子与叶片配合完成工作循环，因此，偏心转子是在驱动机构的作用下在气缸内壁上滚动，这不仅结构复杂，润滑密封困难，而且工作时叶片与转子之间同样也会出现类似于上述的应力导致密封元件受损，整机失效。另外上述两种方案均存在一个同样的问题，即由于发动机工作空间是狭长的月牙形，空间有限，因而在高速动转时很难将爆发冲程中的燃气能量充分利用（最大作用转角不超过叶片转角的180度），并且压缩与爆发冲程相等，这使得剩余能量被排出造成浪费，效率低下，而对于美国专利US3289653则可以看出它存在以下缺陷。一、结构不合理。由于采用内缸吸气压缩、外缸燃烧作功的方式，内外容积比很难取得最佳值;二、叶片前后、转子两端及外壁、叶片与转子之间均需很高的密封要求，因而密封复杂因难，可靠性差;三、由于内外两缸均是工作腔，其结构使得很难在腔间或者内部提供有效的润滑及冷却、四、压缩缸与作功缸之间有很长的压缩气导管，燃烧后其中的废气无法在排气冲程中全部排出，影响燃烧效率;五、气道由盘形旋阀启闭，结构复杂可靠性差。

本发明的目的在于克服上述缺陷与不足，提供一种结构合理、运转可靠、能量利用率高的组合式旋转发动机。

上述目的是通过下述方案实现的：本发动机包括压气部分、作功部分，相应的起燃、润滑、冷却系统，其特征在于：

（1）作功部分包括：至少一个圆柱形汽缸;位于汽缸轴线上的一根延伸至压气部分的输出轴;与输出轴相固接并沿径向延伸到汽缸内壁的相应单叶叶片;位于输出轴与汽缸之间偏置于气缸轴线并由轴承支承于汽缸侧壁上绕自身轴线转动的圆筒状偏心转子，其外壁与汽缸内壁相切构成密封;该偏心转子筒状壁上带有一供叶片伸出的长条形轴向开口，开口中设置有可让叶片相对于转子伸缩摆动的滑块;

（2）压气部分包括：至少一个与作功部分汽缸相邻并同轴的圆柱形汽缸，与上述输出轴伸入该汽缸中的部分相固接并径向延伸至汽缸内壁的单叶叶片以及设置在轴与汽缸之间偏置于汽缸轴线并由轴承支承于汽缸侧壁上绕其自身轴线转动的圆筒状偏心转子，其外壁与汽缸内壁相切构成密封;该偏心转子的筒状壁上带有一供叶片伸出的长条形轴向开口，开口中设置有可以让叶片相对于转子伸缩摆动的滑块;

（3）所述作功部分的汽缸壁上设置有排气口，而压气部分汽缸壁上设置有进气口，两相邻汽缸的壁上设置有相互连通的导气道，以便通过其将压缩后的气体从压气部分导至作功部分。

所述压气部分中由汽缸与转子围成的工作容积，可以按所需的比例小于作功部分的相应容积。

由于本发明的上述结构特征，使得其与上述现有技术相比具有如下明显的优点：

（1）由于两部分的偏心转子被轴承支承在汽缸侧壁上绕自身的轴线转动，因而压缩气体或燃气的作用力便由上述轴承承受而不产生力矩，从而避免了叶片与转子间出现较大的相互作用力，简化了结构，提高了耐久性;