共轭双腔梭板转子发动机制造技术

一种共轭双腔梭板转子发动机，主要由定子、转子、梭板三大部件组成。其中定子由定子筒体和两个端盖组成，转子由圆柱轴和一个直径较大长度较短的同轴圆柱体组成，在转子上开了两个与轴心对称的梭板槽；梭板由两片同形同质的类似长方形板子组成，安装在上述定子的梭板槽内。两个端盖呈镜像对称结构。在一个定子筒体内表面、两个定子端盖安装好后互为共轭的两个内表面和一个定子的两个侧面以及转子轴表面形成了在定子两边的两个共轭腔体。定子端盖的一个径向和轴向方向上设计制作了一个进气点火腔体，定子端盖的另一边设计制作一个流体排出腔体，火花塞点燃喷入进气腔体的混合气体，爆燃气体推动梭板进而推动转子进而带动转子轴转动输出动能。

【技术实现步骤摘要】
共轭双腔梭板转子发动机
本技术涉及一种燃气发动机(内燃机)以及流体发动机(类似于水轮机)。具体是一种通过共轭双腔、转子及其转子上安装梭板(或梭摆)来实现燃气爆燃转化为转子动能输出或者水势能(或者其它压力流体)转化为动能输出的空间结构装置。
技术介绍
传统发动机采用气缸活塞加曲轴连杆方式传动，由于活塞压缩到气缸底部，火花塞点火爆炸做功时，活塞连杆和曲轴几乎在一条直线上，用力学原理分析此时的爆燃对活塞产生的推力能做有用功的效能几乎为零，它只能依靠曲轴和惯性飞轮的惯性传递到活塞连杆和曲轴产生的角度才能做少量的有用功，并且随着角度的增大，当活塞连杆和曲轴之间的夹角为直角时，气缸内油气混合气体被火花塞点燃时爆燃产生的动能才能完全作用于发动机动力输出，产生有用功极值，但从力学角度分析还是有一个沿连杆传出动力的反方向作用力作用在活塞上，使活塞有一个径向反作用力施加在与其配合的气缸壁上，增大活塞与气缸之间的摩擦力而消耗一部分能量，何况气缸活塞连杆曲轴发动机无法做到使活塞的连杆和曲轴永远成直角状态做功，当然就无法使气缸内油气爆炸产生的能量完全作用发动机输出而产生有用功，致使较大的能量被活塞、连杆和曲轴之间的撞击和摩擦消耗掉了。使目前全世界主流的传统气缸活塞式发动机热效率在30-38％，最高的燃油利用率(热效率)也才仅仅达到41％。再有就是正因为传统活塞连杆和曲轴之间角度的不断变化，导致传递能量效能太低，迫不得已只能增加活塞动能把活塞做的很大，同时加入惯性飞轮导致尺寸、重量大大增加进而使整机变得笨重不堪。长期以来，减少发动机尺寸、零部件数量、增加发动机运行可靠性、提高发动机热效能、降低生产成本和使用成本，是发动机工程师们孜孜以求的目标和追求。虽然在上述目标中取得了一定进步，但由于传统发动机本身先天原理、结构条件所限，气缸活塞连杆曲轴各个部件缺一不可，不可能取得任何革命性进步。倒是汪克尔转子发动机(三角转子发动机)的出现，打破了传统燃气发动机许多年来的垄断地位，其优势方面，与四冲程活塞式发动机相比，转子发动机的运动零件要少得多。双转子发动机主要有三个运动零件：两个转子和一个输出轴。即使最简单的四缸活塞式发动机也至少有40个运动零件，包括活塞、连杆、凸轮轴、气门、气门弹簧、摇臂、正时皮带、正时齿轮和曲轴等等。运动零件的减少意味着转子发动机的可靠性更高。这就是为什么某些飞机制造商(包括空中客车在内)倾向于使用转子发动机而非活塞式发动机的原因。但它也有许多缺陷：制作成本高、润滑困难、维修成本维修难度都很高，使用寿命低、燃烧不充分导致污染较大等等。而水轮机则是以混流式(弗朗西斯水轮机)为主导，水能转化率最高可达95％。虽然已经很成熟了，但如果能够更进一步把效率提升到96％以上，对整个社会进步也是一个巨大贡献。
技术实现思路
本技术的目的在于彻底摒弃传统气缸活塞连杆曲轴发动机(以下简称传统发动机)动力产生传递方式和水轮机动力产生传递方式，用本技术的共轭双腔梭板转子内燃发动机和共轭双腔梭板转子流体发动机(以下合二为一简称共轭双腔梭板转子发动机，或简称本发动机)取代它们，由于本技术的发动机或水转机主要是由定子、转子、梭板三大组件组成，因此发动机的零部件数量、体积和重量比传统发动机少了五分之四以上，正因结构部件极少，整机可靠性和寿命就有极大提高，生产成本更是会大大降低。也就是可以大幅提高发动机燃油热效率和水力发电水势能利用率，达到用及少量的零部件、极低的空间占用率和生产使用成本来达成本技术的目的。为实现上述目的，本技术技术方案如下：本技术的共轭双腔梭板转子发动机，主要由三大部分：定子、轴转子、梭板(或梭摆)外加附件构成。其它附件与传统活塞气缸发动机附件相同，例如进气阀、火花塞等。1、定子：如图7、图9、图10所示，定子是由图7定子外壳和图9、图10两个端盖组成。两个端盖中间都有一个和轴转子相配套的中心轴孔8，每个端盖在轴孔轴向上分一厚一薄两个厚度区域，两个厚度区域之间平滑过渡，过度面为3、9，此平滑过渡曲面3、9是以径向为一垂直线过度的，以使该曲面在动配合中能与梭板(图11)(或梭摆，以下都以梭板代指梭板或梭摆进行简述)的端头端面1或3进行滑动配合，同时还能有效密封。每个端盖过度面3、9上都制作一个进气点火爆燃腔7，一个排气腔4和排气孔5。图9图10中端盖的薄区域面2、过度面3、9与图8轴转子的转子端面3、6之间形成一个腔体，而端盖厚的部分表面6与图8轴转子的转子端面3、6接触实施滑配合。两个端盖的厚薄部分旋转180°后进行配合安装，这就在定子端盖之内形成了一个共轭腔体，把转子安装进去，由于转子的隔离，定子两个端盖之间的一个共轭腔体被转子分开形成了共轭双腔结构。在定子对应于两个端盖的进气点火爆燃腔位置安装进气阀(与传统发动机相似的进气单向阀)和电火花塞各一个，在对应于端盖的排气腔各开一个排气孔。2、轴转子：如图8，在一根与定子端盖中心孔配合直径的转轴2外面，制作安装一个有一定宽度的转子3、6，转子3、6在与转子轴线对称的部位各开一个平行于轴线的开口4、7，称为梭板口或梭板槽。此开口的缝隙大小，要与下面提到的梭板之间达到动配合尺寸即可。3、梭板：如图11，设计制作与轴转子的两个径向对称的梭板口缝隙(或空隙)尺寸进行滑配合的板子(或摆子)，可以使它在轴转子相应开口中沿着开口方向左右穿梭般移动。这个板子称之为梭板。4、本发动机工作原理：如图1-6所示，在轴转子13的两个径向对称的梭板口缝隙(或空隙)中各安装了一个梭板12、15后，再将其装配到定子两个端盖4、10中，转动轴转子13，两个梭板12、15除了会和转子13做同步旋转运动外，还会在两个端盖4、10之间的共轭双腔2、14中沿轴向做来回穿梭运动。反过来，朝一个方向沿转子13切向推动梭板12、15，轴转子13受到梭板12、15切向的推力，就会沿受力方向转动。上述这个推动力可以是被火花塞7、17点火的油气混合爆燃气体(相当于活塞气缸中被火花塞点燃的油气混合爆燃气体做功)做功而来，此时的梭板12、15被爆燃气体推动部分面积的功能相当于传统发动机中的活塞功能。它直接施加作用力作用于轴转子的转子上13，而转子13与转子轴3为相对固定的刚体，因此这个由上述梭板12、15产生的推动力就直接作用在转子轴3上直接输出做功，此时的本技术可称为共轭双腔梭板转子内燃发动机；若去掉点火系统，将上述推动力变为其它流体，例如高压水、高压油、高压空气等，就可以称之为相应的共轭双腔梭板转子流体发动机。统称共轭双腔梭板转子发动机。5、工作原理具体描述：如图1-6，第一次点火做功：当在装配好的本发动机的2个进气口5、18输入燃油(或燃气)、空气混合气体后并由火花塞7、17点火爆燃，无论此时梭板12、15在定子中的哪个位置，都可以对两个梭板12、15之一或全部施加巨大推力推动转子13旋转进而带动转子轴3旋转对外做功。当此次点火被爆燃气体推动的梭板12、15做功并使转子13旋转接近180°时，此梭板12、15开始转过定子端盖上预先制作的排气孔排气位(图9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共轭双腔梭板转子发动机，其特征在于，该发动机主要由定子、转子、梭板三大部件组成：其中定子由圆筒状筒体和筒体两端的定子端盖组成，此两个端盖具有相同尺寸，但正好呈镜像对称结构，而端盖在轴向上以厚度划分为四个区域，一个较薄区域，一个较厚区域，这两个区域以轴心中心对称分布在互为180°方向上，第三第四区域由较薄区域和较厚区域之间的两个过渡曲面区域构成，这4个区域所占角度在360°圆周必须两两对称，在一个端盖的两个过渡曲面的一个曲面上设计制作有一进气爆燃腔，也可称之为高压流体注入腔，另一曲面设计制作有一废气，或做功后的流体排出腔；转子由一根直径较小长度较长的圆柱轴和一个直径较大长度较短的同轴圆柱体——转子组成，在转子轴向上开了两个与轴心对称的梭板开口；梭板由两片同形同质的类似长方形板子组成，两个梭板分别安装在转子的两个梭板开口内，它们安装于定子内共轭双腔中，既可以与转子同步做轴向圆周运动，又可以因为两个定子端盖的内表面形成的共轭双腔的约束做轴向往复运动；定子端盖的一个厚薄区域的过渡曲面区域上在径向和轴向方向上设计制作了一个进气点火腔体，它与定子外壳预留的进气口和火花塞安装位置相通，同时也与由定子筒体内壁、定子侧壁、梭板一侧面以及定子端盖内表面过度面、较薄面之间形成的腔体相连；定子端盖的另一个厚薄区域的过渡曲面区域上设计制作一个流体排出腔体，该腔体与上述腔体相连，也与定子上预留的流体出口相连，由于一个完整的本共轭双腔梭板转子发动机，在其内部由一个定子筒体内表面、两个定子端盖安装好后互为共轭的两个内表面和一个定子的两个侧面以及转子轴的轴表面形成了在定子两边的两个共轭腔体。/n...

【技术特征摘要】
1.一种共轭双腔梭板转子发动机，其特征在于，该发动机主要由定子、转子、梭板三大部件组成：其中定子由圆筒状筒体和筒体两端的定子端盖组成，此两个端盖具有相同尺寸，但正好呈镜像对称结构，而端盖在轴向上以厚度划分为四个区域，一个较薄区域，一个较厚区域，这两个区域以轴心中心对称分布在互为180°方向上，第三第四区域由较薄区域和较厚区域之间的两个过渡曲面区域构成，这4个区域所占角度在360°圆周必须两两对称，在一个端盖的两个过渡曲面的一个曲面上设计制作有一进气爆燃腔，也可称之为高压流体注入腔，另一曲面设计制作有一废气，或做功后的流体排出腔；转子由一根直径较小长度较长的圆柱轴和一个直径较大长度较短的同轴圆柱体——转子组成，在转子轴向上开了两个与轴心对称的梭板开口；梭板由两片同形同质的类似长方形板子组成，两个梭板分别安装在转子的两个梭板开口内，它们安装于定子内共轭双腔中，既可以与转子同步做轴向圆周运动，又可以因为两个定子端盖的内表面形成的共轭双腔的约束做轴向往复运动；定子端盖的一个厚薄区域的过渡曲面区域上在径向和轴向方向上设计制作了一个进气点火腔体，它与定子外壳预留的进气口和火...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建伟，
申请(专利权)人：王建伟，
类型：新型
国别省市：四川;51