专利名称:旋转活塞式发动机的制作方法
本发明涉及一种旋转活塞式发动机，特别是关于采用“曲柄连杆等长”机构完成卡当(Kardano)运动的行星旋转活塞式发动机的发明。
用“曲柄连杆等长”的曲柄连杆机构完成卡当(Kardano)运动的行星旋转活塞式发动机已有多种类型。目前，有些已知的机型上，采用常规往复活塞机的气体密封技术，即园柱形活塞与园筒形气缸配以活塞环的气体密封技术，虽然较好地解决了一般旋转活塞式发动机普遍存在的气体密封困难，但是失去了旋转活塞式发动机机构简单、紧凑的独特优点;另外，有一种已知的运动件可减至最少的机型，机构虽然简单、紧凑，但其园形活塞与直线形缸壁高付接触的气体密封问题尚待解决。
本发明的目的是提供一种旋转活塞式发动机，其园形活塞与直线形缸壁间的气体密封依靠弹性环密封装置来实现。使应用卡当(Kardano)运动原理为基础的旋转活塞式发动机机构尽可能简单、紧凑，气体密封可靠，便于加工制造。
发明是这样实现的园形活塞与直线形缸壁间的径向密封，靠一个径向密封环、两根端面密封环旋转其间被压缩成非园状态后的径向弹力以及工作时由园形活塞带动环往复运动和旋转运动而产生的附加的对缸壁的压力来完成;园形活塞与端盖间的端面密封，靠两根端面密封环之间的弹簧的弹力来完成;工作时气体压力把径向密封环压贴在端面密封环上，形成径向密封环与端面密封环之间的连续密封接触。
这样，在由一个气缸单元(两个工作室)组成的发动机机构中，只有曲柄、园形活塞两个主要运动件，位移容积/机体尺寸比值高，所有另件形状简单、加工方便。
要得到大的发动机工作容积，可以在一个曲柄上排列两个或两个以上的气缸单元，这样多缸排列的发动机，在机构上有可能取消在单缸情况下完成卡当(Kardane)运动所需的一对1∶2内啮合齿轮或其它辅助机构，使发动机机构更简单。
附图1描述了本发明的一个实施例。
附图2是附图1沿Ⅰ-Ⅰ线的剖视图。
附图3、4是本发明双缸排列发动机的两种布置示意图。
附图5是本发明的又一个实施例。
下面结合附图详细说明根据本发明提出的发动机的具体装置的细节及工作情况。
附图1、2是一种单缸发动机的具体装置。一个偏心园盘状的园形活塞〔1〕安装在曲轴〔2〕上，它们之间有轴承〔14〕，曲轴〔2〕的两端有轴承座〔12〕，内装轴承〔13〕，曲轴〔2〕的曲柄长度r与园形活塞〔1〕的偏心距e相等。在通常情况下，像安装在曲轴上的另件〔1〕，在机构中只起到连杆作用，它还要连结像滑块一类的另件，使之起到活塞作用，然而这里直接把另件〔1〕作为活塞。园形活塞〔1〕上固定一行星齿轮〔10〕，与端盖〔4〕上的内齿环〔11〕啮合，其齿数比为1∶2。园形活塞〔1〕的运动完全受控于“曲柄连杆等长”(即r＝e)的设计及一对1∶2内啮合齿轮，使园形活塞〔1〕在缸体〔3〕直线形缸壁与端盖〔4〕、〔5〕围成的封闭容积内从一端运动到另一端，形成两个容积周期变化的工作室。工作室之一为气泵室，完成进气、压缩，它有进气口〔15〕;另一个为动力室，完成燃烧、膨胀、排气，它有排气口〔16〕、大花塞〔17〕;扫气时，有扫气道〔18〕沟通两个工作室。园形活塞〔1〕的气体密封，靠安装其上的两根端面密封环〔6〕、〔7〕和弹簧〔8〕以及一个径向密封环〔9〕实现。
园形活塞〔1〕在曲轴〔2〕和内啮合齿轮〔10〕、〔11〕作用下，使其绕曲轴〔2〕的轴心线0-0公转，又绕曲柄销的中心线0′-0′自转，其形状中心C则在缸体〔3〕内作往复直线运动。图1、2中的活塞〔1〕正处于动力室容积最大、气泵室容积最小位置，气泵室吸进的新气通过两个扫气道〔18〕已完全被挤压到动力室中。园形活塞〔1〕继续运动，扫气道〔18〕被园形活塞〔1〕的端平面堵住，接着，另一端平面又堵住排气口〔16〕，动力室中工作新气开始被压缩;气泵室则形成真空，直至园形活塞〔1〕的端平面让开进气口〔15〕，通过汽化器，工作新气开始吸入气泵室。曲轴〔2〕旋转180°后，园形活塞〔1〕处于动力室容积最小、压缩后的工作新气被火花塞〔17〕点火后燃烧;气泵室容积最大、继续充填工作新气的位置。动力室中的燃气压力推动园形活塞〔1〕，迫使曲轴〔2〕继续旋转，当气泵室中的进气口〔15〕又被堵住，工作新气在气泵室中被压缩，等待动力室中的废气排除、扫气口〔18〕又沟通两个工作室后，对动力室进行充量更换，直至又恢复图1、2所示位置。
在工作过程中，园形活塞〔1〕与缸体〔3〕的径向密封，靠一个径向密封环〔9〕和两根端面密封环〔6〕、〔7〕放置其间被压缩成非园状态后的径向弹力实现，为了减少摩擦损失，这个弹力不宜过大。园形活塞〔1〕往复运动时，气体压力先把径向密封环〔9〕压贴在端面密封环〔6〕、〔7〕上，继后又一起压贴在园形活塞〔1〕上，迫使三个密封环恢复成局部园状，这种趋势，一方面使园形活塞〔1〕一端的径向密封环〔9〕与端面密封环〔7〕、〔8〕之间形成连续密封接触;另一方面使密封环压向缸体〔3〕内壁的径向压力增大。园形活塞〔1〕旋转运动时，靠摩擦力带动三个密封环旋转，使环有恢复成园状的趋势，由于受气缸〔3〕宽度的限制，使这种趋势转化为对气缸〔3〕内壁的附加径向压力。由园形活塞〔1〕往复运动和旋转运动而产生的附加径向压力，形成环对气缸〔3〕内壁的径向的第二次密封。园形活塞〔1〕与端盖〔4〕、〔5〕的端面密封，靠两个端面密封环〔6〕、〔7〕及按置其间弹簧〔8〕的弹力实现。
密封环〔6〕、〔7〕、〔9〕的旋转，使环磨损均匀、有助冷却。
只要把园形活塞〔1〕的重心配置在自身的自转轴线0′-0′上，就可以用简单的方法使发动机在机构上得到完全机械平衡。
附图3的示例，在有两个以上曲柄销的曲轴上排列两个以上气缸单元，其夹角α从0°～90°。附图4的示例，在仅有一个曲柄销的曲轴上排列两个以上气缸单元，其夹角α从0°～90°。当然，根据需要可以把一个气缸单元里的两个工作室都作为动力室或气泵室，也可以像往复活塞式发动机那样，设置进、排气阀门后每个工作室都按四冲程循环工作。
附图5是本发明实施的最优方式之一。它由两个气缸单元组成，其夹角α为90°，两个园形活塞〔1〕相交180°并固定一起安装在曲轴〔2〕上，两个气缸〔3〕之间有一个隔板〔19〕隔开。在这种发动机机构中，取消了一对1∶2内啮合齿轮，曲柄销的直径不受一对内啮合齿轮尺寸的限制并可制成偏心轴形状。因而，机构更简单、紧凑，加工方便。
本发明所述的发动机，最适宜于中、小马力水、陆交通和航空轻型飞机上应用;如果每个工作室单元都作为气泵室，可供作空气压缩机。
权利要求
1.一个旋转活塞式发动机，特别是采用“曲柄连杆等长”机构完成卡当(Kardano)运动的旋转活塞式发动机，其园形活塞[1]直接安装在曲轴[2]上，使园形活塞[1]的形状中心在直线形缸壁的气缸[3]内作往复运动，形成两个可变容积的工作室，其特征是园形活塞[1]与气缸[3]缸壁间的径向密封，靠一个径向密封环[9]和两根端面密封环[6]、[7]放置其间被压缩成非园状态后的径向弹力，以及工作时园形活塞[1]带动环往复运动和旋转运动而产生的附加的对缸壁的压力完成，园形活塞[1]的端面密封，靠两根端面密封环[6]、[7]之间的弹簧[8]的弹力完成，工作时气体压力把径向密封环[9]压贴在端面密封环[6]、[7]上，形成连续密封接触。
2.一个如权利要求
1所述的旋转活塞式发动机，其特征是曲轴〔2〕上安装一个园形活塞〔1〕，并有一对1∶2内啮合齿轮〔10〕、〔11〕，两个工作室，其中之一是动力室，另一个是气泵室，进、排气口〔15〕、〔16〕和扫气道〔18〕分别在端盖〔4〕、〔5〕上。
3.一个如权利要求
1所述的旋转活塞式发动机，其特征是由两个气缸组成，相交90°，固定在隔板〔19〕上，两个园形活塞〔1〕相交180°并固定一起安装在曲轴〔2〕上，形成四个可变容积工作室，在机构上取消了一对1∶2内啮合齿轮或其它辅助机构。
4.一个如权利要求
1所述的旋转活塞式发动机，其特征是两个以上气缸〔3〕间的夹角α从0°～90°，当两个以上气缸〔3〕间的夹角α在α∈(0°，90°)的某个值、安装在曲轴〔2〕上的两个以上园形活塞〔1〕又可以固定在一起时，机构上可以取消一对1∶2内啮合齿轮或其它辅助机构。
5.一个如权利要求
1或4所述的旋转活塞式发动机，其特征是可以把一个气缸单元里的两个工作室，都作为气泵室或动力室，也可以像往复活塞发动机一样，每个工作室都按四冲程循环工作。
专利摘要
本发明提供了一种采用“曲柄连杆等长”机构来完成卡当(Kardano)运动的行星旋转活塞式发动机。圆形活塞直接安装在曲轴上，圆形活塞与气缸高付接触下的气体密封，由新型的弹性密封环装置完成。发动机结构简单、紧凑、密封完善、加工方便。本发明最适宜于中、小马力水、陆交通机动装置和航空轻型飞机上使用，如果每个工作室单元都作为气泵室，还可供作空气压缩机。
文档编号F01B9/02GK85106653SQ85106653
公开日1987年3月18日 申请日期1985年8月27日
发明者唐渔耕 申请人:航天工业部航空服务队新疆支队导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan