吸气/压缩旋转机构、旋转式压缩机和旋转式发动机制造技术

本发明专利技术涉及高效的吸气和压缩旋转机构，特别是在压缩机和真空或液压系统如油泵、液压电机、液压变速箱的领域中，具有安装在两个轴上并由一对匹配齿轮驱动的活塞块的压缩机构，特别是使用该机构以产生旋转电机的应用，该电机具有多压缩级、力产生级和连续燃料燃烧状态。本发明专利技术中的新型旋转叶片结构在具有相同半径的曲面之间提供紧密接触，其是“表面对表面”的接触，其密封性比“线”接触好很多。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】吸气/压缩旋转机构、旋转式压缩机和旋转式发动机
本专利技术涉及高效的吸气和压缩旋转机构，特别是在如油泵、液压电机、液压变速箱的压缩机和真空或液压系统领域中，具有安装在两个轴上并由一对匹配齿轮驱动的活塞块的压缩机构，特别是使用该机构来产生一个具有多压缩级、力产生级和持续燃料燃烧状态的旋转电机的应用。
技术介绍
目前在实际应用中有许多压缩或真空旋转机构，如螺杆式压缩机、叶轮泵、旋转叶片鼓风机、离心式风扇等。每种类型都有自己的优缺点。例如，双叶片旋转鼓风机的流量大，结构简单，但由于密封性差，压力低，螺杆式压缩机的工作压力相对较高，但通常必须用油密封，因此应安装复杂的滤油系统等。目前的旋转叶片空气压缩机，如鼓风机、螺杆式空气压缩机，旋转叶片之间或旋转叶片与压缩机室壳体之间的密封位置通常以“线”的形式暴露，该“线”作为具有不同曲线半径的两个曲面的接触。通常，旋转式压缩机或旋转真空比往复式压缩机具有更简单的结构和更高的流量，但是返回式压缩机难以保持其工作室密封，因为难以产生绝对的精度，并且难以将密封旋转芯和室壁之间的间隙或旋转芯之间的间隙的部件放置在一起。具有产生力的平移运动机构的发动机有以下缺点：-必须有将平移运动转变为旋转运动的机构，如连杆、曲轴等。这使得往复式发动机的结构复杂化，制造成本高，发动机难以维持其动平衡，维修保养方式复杂。-对于往复式电机，进入燃烧室的进气流量不稳定，在高速旋转模式的情况下，进气的惯性延迟会降低进气效率，在高速旋转模式下，增加容量的能力迅速降低。如果要增加发动机容量，必须使用附加的增压系统。-平移运动部件的功率损耗随着电机转数的平方比而增加。产生作用在发动机支架上的大的动态载荷也遵循相同的比率，从而缩短发动机部件的寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是创造一种旋转式压缩机构，其具有：结构简单，易于制作；泄漏少，效率高；不使用润滑油或密封油；全旋转平衡；流量大；平衡泵内部压力产生的力；摩擦力小；轻松提高发动机功率。为了实现上述目标，本专利技术提供了一种具有旋转叶片(类似于鼓风机)的旋转式压缩机构，但具有特殊的结构以增加密封性。本专利技术中的新型旋转叶片结构在具有相同半径的弯曲表面之间提供紧密接触，该紧密接触是一种“表面对表面”的接触，其密封性比“线”接触好得多。请注意，这里的“接触”一词是象征性表示，因为实际上有必要避免旋转叶片之间或旋转叶片与压缩机室之间的实际接触，以消除工作过程中可能导致压缩机部件的损坏的摩擦，而且在工作过程中为压缩机部件的热膨胀创造空间。密封位置的“表面对表面”接触有利于在旋转芯和泵室之间或旋转部件之间的所有间隙处安装密封部件。同时，旋转芯的轮廓不需要精确制作，同时仍不影响泵室的密封性。然而，基于压缩结构必须是固体结构、完全动平衡和制造简单的事实，所以此处的旋转叶片结构分为两个主要部分：-主叶片：由于其密封部件都是如在往复式压缩机活塞中一样“表面对表面”的形式，我们可以称它为旋转活塞。它是压缩机构的主要工作部件。这些主旋转叶片对称地安装在副叶片的两侧。-副叶片：其结构与现有叶片式压缩机中的旋转叶片相同，密封位置为“线”接触。然而，与压缩机构的所有密封部件相比，这些密封位置非常小，因此压缩机构的密封效果高于传统的旋转叶片机构。尽管该副叶片也部分地参与压缩，但其主要用途是放置主旋转部件并驱动主叶片。该副叶片部分直接安装在驱动轴上。此处我们称之为支承板。为了压缩机的高效率，本专利技术还为活塞的顶面和支承板提供了特殊的轮廓。两者都具有相同的基础轮廓，并且对这些轮廓进行改变以适应其不同的工作要求，这将在后面讨论。本专利技术还涉及具有类似于基于旋转压缩结构的燃气轮机的燃料燃烧和力产生膨胀模式的旋转式发动机。这种发动机循环类似于燃气轮机循环，即布雷顿循环。与燃气轮机的唯一区别是在此处气体的运行是在封闭空间中，而燃气轮机中气体的运行是在开放空间。发动机以这样的模式运行，即由燃烧室中的压力加载的进气压力远高于汽车循环发动机的进气压力。因此，这些旋转电机需要一个以上的压缩级来实现高负载压力和进气效率。使用上述新型压缩机构的旋转电机有两个选项。两个选项都适用于布雷顿循环。附图说明图1A是示出处于独立状态的压缩机的总体结构和主要细节的概况的透视图；图1B是示出工作位置细节的纵向截面图；图2是示出活塞和活塞板厚度的比较的可拆卸部件的透视图；图3是示出如何创建活塞轮廓和支承板基线的示意图；图4是示出活塞边界和基本参数的影响的示意图；图5是示出支承板边缘和基本参数的示意图；图6是示出可以安装密封杆的位置的剖视图；图7是根据选项1的发动机原理的示意图；图8是示出根据选项1的发动机运行级的示意图；图9是示出根据选项2的发动机运行原理的示意图；图10是示出活塞和活塞板的主要轮廓轨迹的示图。具体实施方式图1：压缩机的总体结构和主要细节的概述：一对驱动齿轮(1)紧固在两个轴(11)上，它们相应地驱动活塞一起工作；由于形成泵室的泵壁上的定位支架，泵壁(2)和泵壳(4)精确地组装在一起；滚珠轴承(5)是支撑轴的轴承，轴放置在从泵壁(2)突出的气缸(3)中；弹簧(6)也设置在气缸(3)中，其一直将密封环(7)推到靠近支承板(9)的一侧，以密封气缸(3)的顶面和支承板(9)的一侧之间的间隙；支承板(9)紧固在轴(11)和活塞(8)上；活塞(8)对称地安装在板(9)的两侧，并通过轴(11)的旋转中心对称，这使围绕轴(11)的整个块完全平衡，同时提高了整个单元在运行期间的承载能力；扫描杆(12)密封活塞(8)内部和气缸(3)周围之间的间隙；扫描杆(13)密封气缸(3)的凹面和相对的活塞(8)的外侧之间的间隙；扫描杆(14)密封泵室(4)内部和活塞(8)外部之间的间隙；密封板(10)密封活塞(8)侧面和泵壁之间的间隙。图2：活塞和活塞板厚度的对比图活塞的厚度是D，支承板的厚度是d。d/D的比越小，运行越好，只要其能保证泵运行时板的耐久性。图3：创建活塞顶部和支承板轮廓的基础曲线假设我们有3个点A、o、p和平面B。点A在平行于平面B并且通过两个点o和p的平面内绕点o以半径为oq旋转。平面B以与点A相同的角速度绕点P旋转，但方向相反。点A将在平面B上绘制一条曲线，该曲线是创建活塞顶部和支承板轮廓的基础曲线。(在图上：当点A绕点o旋转角α，平面B也绕点p旋转角α但方向相反，那么点A在平面B上的投影就是曲线sq)。点A的oq转弯半径将是活塞的外半径或支承板的半径。图4：描述如何创建活塞轮廓和基本参数活塞顶部的轮廓在上图中，我们有4个成对对称的活塞块，活塞P1通过轴线T1与活塞P2对称，活塞P3通过轴线T2与活塞块P4对称。活塞块在由压缩机壳和气缸C1和C2限定的空间内反向旋转。活塞顶部的轮廓由两条曲线a本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.旋转式吸气/压缩机构，其包括：/na-泵室，其为两个中心线相互平行的相连的气缸，两个轴位于所述两个气缸的中心线，气缸由一对匹配的齿轮驱动；两个支承板紧固在两个轴上，位于泵室的中间；这些支承板的直径等于所述泵室的内径，在运行级有两个支承板；/nb-在运行级有两个泵壁，在所述泵壁上有从所述泵壁伸出、进入活塞支承板同一侧的两个活塞之间的空间的气缸，所述气缸的顶部靠近所述支承板的侧面，所述气缸的中心线与泵轴的中心线重合，所述气缸的外径等于所述活塞的内径；与另一轴线相对应的一侧，气缸表面有凹弧，所述凹弧的半径等于所述活塞的外半径；所述凹弧的中心线与泵壳另一侧轴线的中心线重合；在运行级有4个气缸；/nc-所述活塞成对对称地在所述支承板的侧面，并通过压缩机轴的中心线对称地安装；所述活塞的外径由所述支承板的直径和所述泵室的内径决定；如上文b部分所述，所述活塞的内径等于从所述泵室壁伸出的气缸的外径；运行时，活塞块将绕平行穿过所述支承板的02泵轴旋转，并在压缩机壳的内表面和气缸的外表面之间的空间中旋转；/n通过让点A在平行于平面B并穿过点o和p的平面内围绕点o以半径为oq旋转，来创建用于创建活塞顶部轮廓的基础曲线；平面B以与点A相同的角速度绕点p旋转，但方向相反；点A将在平面B上绘制一条曲线，该曲线是创建活塞顶部和支承板轮廓的基础曲线；/n活塞顶部的轮廓/n活塞顶部的曲线轮廓由两条曲线ab和bc构成，其中曲线ab是基础曲线ad的一部分，基础曲线ad是上一部分中提到的曲线；曲线bc通过穿过旋转中心T1和点b的直线ef与基础曲线的剩余部分bd对称；/n对于活塞叶片，一直存在H<(R1+R2)，这是气缸C1和气缸C2的凹曲线存在的条件，即，长度mn>0；/n本专利技术的压缩机构增加了气缸C1和C2，其安装在压缩机室的壁上，其中心轴线与所述活塞块的旋转中心重合，所述气缸的外半径与所述活塞块的内半径相等；这些气缸被切割出凹弧，凹弧的半径等于所述活塞块的外半径，并且弧的中心与相对的活塞块的旋转中心重合；所述气缸的长度等于所述活塞的宽度，这使活塞块的密封完全为“表面”接触，并且与现有的叶片压缩机相比，压缩机的密封性显著增加；/n对称活塞在所述支承板上的安装是为了使压缩机的整个旋转运动完全平衡，所述压缩机可以在高旋转模式下运行，从而提供压缩机的高耐用性和高流量；/n所述支承板的轮廓和基本参数/n所述支承板是金属板，其厚度比活塞的厚度小得多，所述支承板在所述压缩机室的中间位置安装在所述压缩机的旋转轴上、位于所述气缸C1和C2的两端之间；所述支承板的前边缘在结构上类似于活塞头的前边缘，但是有小得多的曲线bc，曲线bc在支承板顶部的轮廓上，目的仅是“钝化”支承板的尖锐边缘；所述支承板的半径R3可以被认为近似于所述支承板的外半径R1；所述支承板的轮廓实际上是活塞轮廓的特殊情况，当R1+R2＝H时，此时曲线长度mn＝0；/nDV1是由所述支承板的轮廓和压缩机壳限定的体积分数；/nDV2是两个支承板形成封闭空间时，由所述支承板的两个边界段所限定的两个泵轴之间的体积分数；/n所述支承板的外半径等于所述活塞块的外半径，所以通常所述活塞块的外半径是R1，这使压缩机的工作腔为简单的圆柱形，与传统的螺杆式空气压缩机或叶片鼓风机的机械腔室非常相似，其制造简单，没有任何特殊之处；/n结合活塞和支承板，有以下基本参数：/n所述压缩机的压缩比为E：E＝(PV1+DV1)/(PV2+DV2)/n所述压缩机的流量为V：V＝4(PV1+DV1)*转速；/n两个H轴之间的距离可能在以下范围内波动：/nH＝1.35R1至1.75R1/n活塞的内半径R2可能在以下范围内波动：/nR2＝0.45R1至0.8R1/n半径R3在以下范围内划分活塞顶部的轮廓：/nR3＝R2+0.5(R1-R2)至/nR3＝R2+0.6(R1-R2)/n压缩比E将为：E＝6至30/n计算基础曲线的轨迹的方程式为：/nBx＝H.cos(α-β)-R1.cos(3β-2α)/nBy＝H.sin(α-β)+R1.sin(3β-2α)/n其中：/n角opd＝β/n角opa＝γ/n角opb＝α/nα是点B在基础曲线上运行时的可变角度，α在点B与点d重合时的初始值为β，在点B与点a重合时的最终值为γ；/nR1是活塞的外半径；/nR2是活塞的内半径；/nH是两个轴线之间的距离；/n所述基础曲线是所述曲线ad。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181019 VN 1-2018-046331.旋转式吸气/压缩机构，其包括：
a-泵室，其为两个中心线相互平行的相连的气缸，两个轴位于所述两个气缸的中心线，气缸由一对匹配的齿轮驱动；两个支承板紧固在两个轴上，位于泵室的中间；这些支承板的直径等于所述泵室的内径，在运行级有两个支承板；
b-在运行级有两个泵壁，在所述泵壁上有从所述泵壁伸出、进入活塞支承板同一侧的两个活塞之间的空间的气缸，所述气缸的顶部靠近所述支承板的侧面，所述气缸的中心线与泵轴的中心线重合，所述气缸的外径等于所述活塞的内径；与另一轴线相对应的一侧，气缸表面有凹弧，所述凹弧的半径等于所述活塞的外半径；所述凹弧的中心线与泵壳另一侧轴线的中心线重合；在运行级有4个气缸；
c-所述活塞成对对称地在所述支承板的侧面，并通过压缩机轴的中心线对称地安装；所述活塞的外径由所述支承板的直径和所述泵室的内径决定；如上文b部分所述，所述活塞的内径等于从所述泵室壁伸出的气缸的外径；运行时，活塞块将绕平行穿过所述支承板的02泵轴旋转，并在压缩机壳的内表面和气缸的外表面之间的空间中旋转；
通过让点A在平行于平面B并穿过点o和p的平面内围绕点o以半径为oq旋转，来创建用于创建活塞顶部轮廓的基础曲线；平面B以与点A相同的角速度绕点p旋转，但方向相反；点A将在平面B上绘制一条曲线，该曲线是创建活塞顶部和支承板轮廓的基础曲线；
活塞顶部的轮廓
活塞顶部的曲线轮廓由两条曲线ab和bc构成，其中曲线ab是基础曲线ad的一部分，基础曲线ad是上一部分中提到的曲线；曲线bc通过穿过旋转中心T1和点b的直线ef与基础曲线的剩余部分bd对称；
对于活塞叶片，一直存在H<(R1+R2)，这是气缸C1和气缸C2的凹曲线存在的条件，即，长度mn>0；
本发明的压缩机构增加了气缸C1和C2，其安装在压缩机室的壁上，其中心轴线与所述活塞块的旋转中心重合，所述气缸的外半径与所述活塞块的内半径相等；这些气缸被切割出凹弧，凹弧的半径等于所述活塞块的外半径，并且弧的中心与相对的活塞块的旋转中心重合；所述气缸的长度等于所述活塞的宽度，这使活塞块的密封完全为“表面”接触，并且与现有的叶片压缩机相比，压缩机的密封性显著增加；
对称活塞在所述支承板上的安装是为了使压缩机的整个旋转运动完全平衡，所述压缩机可以在高旋转模式下运行，从而提供压缩机的高耐用性和高流量；
所述支承板的轮廓和基本参数
所述支承板是金属板，其厚度比活塞的厚度小得多，所述支承板在所述压缩机室的中间位置安装在所述压缩机的旋转轴上、位于所述气缸C1和C2的两端之间；所述支承板的前边缘在结构上类似于活塞头的前边缘，但是有小得多的曲线bc，曲线bc在支承板顶部的轮廓上，目的仅是“钝化”支承板的尖锐边缘；所述支承板的半径R3可以被认为近似于所述支承板的外半径R1；所述支承板的轮廓实际上是活塞轮廓的特殊情况，当R1+R2＝H时，此时曲线长度mn＝0；
DV1是由所述支承板的轮廓和压缩机壳限定的体积分数；
DV2是两个支承板形成封闭空间时，由所述支承板的两个边界段所限定的两个泵轴之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮海，
申请(专利权)人：阮海，
类型：发明
国别省市：越南;VN