一种转子发动机的径向密封结构

本发明涉及发动机的密封结构，具体涉及一种转子发动机的径向密封结构。

背景技术：

1、转子发动机采用在缸体内的转子的旋转运动来控制压缩和排放，不同于传统的往复活塞式发动机，转子发动机把直线往复运动改成了旋转运动。与往复式发动机相比，转子发动机具有体积小、重量轻、结构简单、转速高等优点，能较好地应用于无人机、军用单兵作战系统、混合动力汽车等领域。

2、转子发动机漏气主要发生在转子侧面与气缸型面接触的位置和转子端面与气缸盖端面的接触位置。其中转子侧面与气缸型面接触位置的漏气量和磨损较为严重，为了改善转子发动机的密封性能，提高其燃烧效率，改善此处的密封性能尤为重要。

3、中国专利cn216278193u公开了一种转子发动机的密封结构，在三段圆弧的两两相交的夹角处设置有两片一字形密封片，以及固定所述一字形密封片的柱状结构。其直接设置在定子上的密封片容易划伤与转子的接触面或气缸盖端面，在减小这种划伤的情况下又无法保证良好的密封性能。

4、当前径向密封结构存在的不足主要体现在：径向密封片直接接触缸内燃烧室，径向密封片的工作环境严苛，在润滑不足的条件下，径向密封片的磨损情况较为严重。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：既能够保证转子发动机径向良好的密封性能，又能够降低径向密封的摩擦磨损，进而延长转子发动机的使用寿命。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、一种转子发动机的径向密封结构，转子发动机包括转子和定子，定子内部具有以三段圆弧形侧壁围成的三瓣形空腔，转子位于三瓣形空腔内。在定子的每两个圆弧形侧壁相接处开设上下贯通的三角凹槽，在三角凹槽内设置有与之匹配的密封柱，密封柱的两个侧面与三角凹槽的两个侧面对应，密封柱朝向空腔内的一面设置有弧形面，弧形面与转子接触并形成密封腔；两个侧面处设置有圆柱形弹簧孔；密封柱的三角顶端设置第二压缩弹簧槽；三角凹槽的三角顶端与密封柱的第二压缩弹簧槽相对应处设置有第一压缩弹簧槽，压缩弹簧位于第一压缩弹簧槽和第二压缩弹簧槽之间；两个圆柱形弹簧孔内安装有圆柱形弹簧孔。

4、进一步地，所述三角凹槽为正三角凹槽，其两个侧面与定子的上下端面垂直。

5、进一步地，所述第一压缩弹簧槽及第二压缩弹簧槽呈长方形，其高度向的中点分别位于三角凹槽及密封柱的高度方向的中点处。

6、进一步地，所述两个圆柱形弹簧孔的轴向垂直于两个侧面。

7、进一步地，所述第一压缩弹簧槽和第二压缩弹簧槽为l形凹槽，其底部的上下两端设置有供压缩弹簧的端头卡人的卡勾。

8、进一步地，所述密封柱朝向空腔内的弧形面的弧度为π/2。

9、进一步地，所述压缩弹簧为金属片式压缩弹簧。

10、进一步地，所述密封柱与气缸型面接触面为圆弧过渡，所述密封柱的尖角处全部进行倒圆角处理，防止划伤凹槽侧壁面，提高转子发动机的使用寿命，同时提高密封和润滑性能。

11、本发明的工作原理为：

12、密封柱安装于定子三个顶部的三角凹槽内，转子发动机运转时，由于弹簧组(两个位于密封柱侧面的圆柱形弹簧以及一个位于密封柱顶端的压缩弹簧)有一定的预设刚度，密封柱在压缩弹簧的作用下与转子的壁面贴合，以防止气体向相邻燃烧室窜动，更加有效的实现相邻燃烧室间的分隔密封。在密封柱的两个侧面加工有圆柱形弹簧孔并在三角凹槽内对称安装两个侧向圆柱形弹簧，侧向圆柱形弹簧推动密封柱再次与气缸盖贴合，实现密封。当转子发动机工作时，密封柱在离心力、弹簧组的径向弹力和燃气压力的共同作用下被挤压向气缸型面，使得密封柱与气缸型面始终保持紧贴接触，从而实现相邻燃烧室间的分隔密封。由于与转子的接触面是弧形面，将传统的密封片与转子间的滑动摩擦改为了密封柱与转子间的滚动摩擦，提高了密封柱的耐磨性以及转子发动机的使用寿命。

13、本发明的有益效果为：

14、本发明的密封柱在在离心力、外弹簧片和内弹簧片的径向弹力和燃气压力的共同作用下被挤压向气缸型面，使得密封柱与气缸型面始终保持紧贴接触，从而实现相邻燃烧室间的分隔密封。同时，密封柱弧形面与转子接触为滚动摩擦，减少了密封柱磨损的同时也提高了密封效果，进而提高了转子发动机的使用寿命。因此，该密封结构既能够保证转子发动机的径向良好的密封性能，又能够降低密封结构的摩擦磨损，进而延长转子发动机的使用寿命。

技术特征：

1.一种转子发动机的径向密封结构，所述转子发动机包括定子(1)和转子(5)，定子(1)内部具有以三段圆弧形侧壁围成的三瓣形空腔，转子(5)位于三瓣形空腔内，其特征在于，该径向密封结构包括三角凹槽(2)、密封柱(6)、压缩弹簧(8)及圆柱形弹簧(9)；所述三角凹槽(2)是一个位于定子(1)的圆弧形侧壁两两之间的相接处的贯穿所述定子(1)厚度的通槽，所述密封柱(6)设置在三角凹槽(2)内，密封柱(6)的两个侧面(63)与三角凹槽(2)的两个侧面对应，密封柱(6)朝向空腔内的一面设置有弧形面(62)，弧形面(62)与转子(5)接触并形成密封腔；两个侧面(63)处设置有圆柱形弹簧孔(22)；密封柱(6)的三角顶端(64)处设置第二压缩弹簧槽(61)，三角凹槽(2)的三角顶端与密封柱(6)的第二压缩弹簧槽(61)相对应处设置有第一压缩弹簧槽(21)，压缩弹簧(8)位于第一压缩弹簧槽(21)和第二压缩弹簧槽(61)之间；两个圆柱形弹簧孔(22)内安装有圆柱形弹簧孔(9)。

2.根据权利要求1所述的径向密封结构，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的径向密封结构，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的径向密封结构，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的径向密封结构，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的径向密封结构，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的径向密封结构，其特征在于：

8.根据权利要求1-7任一项所述的径向密封结构，其特征在于：

9.根据权利要求1-7任一项所述的径向密封结构，其特征在于：

10.根据权利要求1-7任一项所述的径向密封结构，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种转子发动机的径向密封结构，在定子的每两个圆弧形侧壁相接处开三角凹槽，在三角凹槽内设置有与之匹配的密封柱，密封柱的两个侧面与三角凹槽的两个侧面对应，密封柱朝向空腔内的一面设置有弧形面，弧形面与转子接触并形成密封腔；两个侧面处设置有圆柱形弹簧孔；密封柱的三角顶端处设置第二压缩弹簧槽；三角凹槽的三角顶端与密封柱的第二压缩弹簧槽相对应处设置有第一压缩弹簧槽，压缩弹簧位于第一压缩弹簧槽和第二压缩弹簧槽之间；两个圆柱形弹簧孔内安装有圆柱形弹簧孔。本发明能够实现相邻燃烧室间的分隔密封，密封柱弧形面与转子接触为滚动摩擦，减少了密封柱磨损的同时也提高了密封效果，进而提高了转子发动机的使用寿命。

技术研发人员：雷基林,刘春丽,邓晰文,邓伟,贾德文,刘懿
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15