旋转活塞

阅读:229发布:2022-11-16

专利汇可以提供旋转活塞专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种旋转 活塞 机, 主轴 的圆周上有圆盘形的活塞架,多个板形活塞在活塞架上以行星的方式绕主轴的圆心定向运行,两半缸体分别位于行星活塞的两端面上,缸体在这两个端面上形成间断的凹槽形的活塞空间,活塞空间在板形活塞的运行轨迹上形成交替的大截面空间和小截面空间。板形活塞能相对活塞架转动或摆动,多个板形活塞的左部与右部顺序与周期性地分别伸入两半缸体的活塞空间中,板形活塞阻挡或密封了其运行方向上的前方与后方的活塞空间,并形成活塞效应,进而实现活塞定向旋转过程中的 流体 能与机械能之间的相互转换。本 旋转活塞机 可应用在内燃 发动机 、 水 轮机 、 汽轮机 、水 泵 、空压机、 真空 泵、鼓 风 机、 液压泵 、 液压 马 达 、流量计等机械设备上。,下面是旋转活塞专利的具体信息内容。

1.一种旋转活塞机,包括活塞与缸体,也包括叶轮与机壳;在转桨式轮机中,叶片通过自 身的叶片轴支持在转轮上,叶片在转轮上围绕主轴的轴心作行星方式的旋转运动,每个叶 片能相对转轮(主轴)转动或摆动;在每一时刻里,多个叶片转动或摆动的度是相同的, 各个叶片的转动或摆动不相对机壳(缸体)的形状作顺序的周期性的变化,并且与主轴的 旋转角度以及其位于机壳(缸体)上的位置没有直接的关系;工作容积的缸体由一个完整 的空间构成,叶片与转轮位于水轮机机壳内腔中;其特征在于:板形活塞(1)为对称的 板形结构,板形活塞(1)的对称轴线上有活塞轴(8);板形活塞(1)相对活塞轴(8) 的轴线有左板(36)与右板(37),左板(36)与右板(37)形状相同面积相等;板形活 塞(1)在左板(36)上有左边缘(9),板形活塞(1)在右板(37)上有右边缘(10); 活塞架(2)为圆柱形,活塞架(2)位于主轴(4)的圆周上,并与主轴(4)连体同圆心 同步转动;多个板形活塞(1)通过活塞轴(8)支持在活塞架(2)上,并围绕主轴(4) 的轴心作行星运行;活塞轴(8)的轴线垂直于主轴(4)的轴线;在主轴(4)旋转每一 周的过程中,每个板形活塞(1)都要相对活塞架(2)依次作一个或多个周期性的转动或 摆动;每个板形活塞(1)相对活塞架(2)转动或摆动的角度,随主轴(4)的转动角度 不同以及其位于缸体上的位置不同而顺序作周期性的变化;板形活塞(1)相对活塞架(2) 转动或摆动的角度大小,将改变板形活塞(1)行星运行轨迹上的截面积的大小;缸体由 前缸体(13)与后缸体(14)组成,前缸体(13)与后缸体(14)分别位于板形活塞(1) 行星运行轨迹的两端面上,并将行星运行的板形活塞(1)夹在中间,前缸体(13)与后 缸体(14)相对活塞架(2)转动;在前缸体(13)与后缸体(14)上,分别有间断的凹 槽形的活塞空间(19),活塞空间(19)的长度为间断的弧形,此间断弧形的弧度与行星 运行的板形活塞(1)的运行轨迹相同,它们的弧心距也相同,活塞空间(19)由前缸体 (13)与后缸体(14)上的间断的弧形凹槽共同组成;活塞空间(19)在前缸体(13)与 后缸体(14)上的深浅变化,在主轴(4)的轴向变化;活塞空间(19)的凹槽的截面形 状,与板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)对应;活塞空间(19)在前缸体(13) 与后缸体(14)上具有一定的深度,活塞空间(19)的起始端和结束端都具有一定的弧形 坡度;板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)通过相对活塞架(2)的转动或摆动, 周期性地分别伸入前缸体(13)与后缸体(14)的活塞空间(19)中,并阻挡或密封其运 行方向上的前方与后方的活塞空间(19);板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10) 通过滑动的方式分别与前缸体(13)与后缸体(14)接触,并在前缸体(13)与后缸体(14) 间绕主轴(4)的轴心滑动;板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)通过保持一定 间隙的方式在前缸体(13)与后缸体(14)间绕主轴(4)的轴心运动。
2.根据权利要求1所述的旋转活塞机,其特征在于:主轴(4)的其中一端的圆周上有联接 盘(3),联接盘(3)的外形为圆柱形,联接盘(3)的内部有一个联接盘内腔(5);联接 盘(3)的外圆周上有圆柱形的活塞架(2);活塞架(2)、联接盘(3)以及主轴(4)在 同一轴线上,并连体转动;在后缸体(14)的圆心位置处有通孔(15),通孔(15)是主 轴(4)的轴承;在前缸体(13)与后缸体(14)之间,有一个联接盘空间(16),联接盘 空间(16)是容纳联接盘(3)的空间;在前缸体(13)与后缸体(14)之间,有一个活 塞架空间(17),活塞架空间(17)是容纳活塞架(2)的空间;活塞架空间(17)在前缸 体(13)与后缸体(14)上形成两个圆环形平面,活塞架空间(17)由前缸体(13)与后 缸体(14)共同组成,也可以只由前缸体(13)或后缸体(14)组成;活塞架空间(17) 相对活塞架(2)平面磨擦旋转,并具有密封流体的功能;间断的活塞空间(19)位于活 塞架空间(17)形成的两个圆环形平面上;板形活塞(1)与活塞轴(8)同步动作,活塞 轴(8)的一端有一个横臂(11),横臂(11)具有一定长度,横臂(11)垂直于活塞轴(8), 横臂(11)的端部有一个钩弹簧的通孔;在活塞架(2)的圆平面上分布有多个贯通其厚 度的活塞孔(6),每个活塞孔(6)距主轴(4)轴心的径向距离相同;活塞轴孔(7)位 于活塞架(2)的实体中,活塞轴孔(7)在活塞架(2)上成幅射状,活塞轴孔(7)由活 塞架(2)的圆周上径直穿过活塞孔(6)并通到联接盘内腔(5)中;活塞轴(8)位于活 塞轴孔(7)中,活塞轴(8)的下端位于联接盘内腔(5)中;弹簧(12)钩在横臂(11) 的通孔上,弹簧(12)的另一端钩在联接盘内腔(5)上;弹簧(12)使活塞轴(8)具有 转矩,并迫使板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)分别压在前缸体(13)与后缸 体(14)上,并形成一定的接触压
3.根据权利要求1所述的旋转活塞机,其特征在于:弹簧直接套在活塞轴(8)上,活塞轴 (8)上有径向孔,弹簧的一端向内插在此孔中,弹簧的另一端向外搭在活塞架(2)上, 弹簧使活塞轴(8)具有相对活塞架(2)的转矩;位于前缸体(13)与后缸体(14)上的 活塞空间(19)的数目可以为一条,也可以是多条;分别位于前缸体(13)与后缸体(14) 上的活塞空间(19)的数目相等,弧长相等,弧心距相等;板形活塞(1)的数目可大于 或等于活塞空间(19)的数目;活塞空间(19)上的流体进入孔(20)与排出孔(22)的 形状为圆管形,同时也可以为其它形状;流体的进入孔(20)与排出孔(22)可以由旋转 活塞机的轴向与活塞空间(19)相通,也可以由旋转活塞机的径向与活塞空间(19)相通; 流体的进入孔(20)与排出孔(22)可以同时分别与前缸体(13)与后缸体(14)上的活 塞空间(19)相通,也可以只与前缸体(13)或后缸体(14)上的活塞空间(19)相通; 流体的管形进入孔(20)与管形排出孔(22)可以在同一轴线上,并且这个流体的管形进 入孔(20)与管形排出孔(22)的轴线,可以与板形活塞(1)行星运行的轨迹相交。
4.根据权利要求1所述的旋转活塞机,其特征在于:板形活塞(1)的左板(36)的右部有 一个垂直于板面的通孔,板形活塞(1)的右板(37)的左部有也有一个垂直于板面的通 孔,左板(36)与右板(37)通过铰链的方式同时套在同一根活塞轴(8)上;活塞轴(8) 与活塞架(2)连体,左板(36)与右板(37)都能围绕活塞轴(8)转动;在活塞轴(8) 的中部还套有弹簧(38),弹簧(38)的两个弹力臂分别压在左板(36)与右板(37)上, 弹簧(38)迫使左板(36)与右板(37)的边缘分别压在前缸体(13)与后缸体(14)上, 并形成一定的接触压力;板形活塞(1)也可以由具有弹性的材料制成,板形活塞(1)由 对称轴线位置处固定在活塞轴(8)上,活塞轴(8)与活塞架(2)连体,板形活塞(1) 的左边缘(9)与右边缘(10)在受到缸体形状的挤压时,能相对活塞轴(8)弹性变形向 内合拢,并与缸体保持一定的接触压力。
5.根据权利要求1所述的旋转活塞机,其特征在于:活塞轴(8)的一端有一横臂(11),横 臂(11)的一端有一个滑槽栓(40);滑槽栓(40)的轴线与活塞轴(8)的轴线平行,滑 槽栓(40)的轴线与活塞轴(8)的轴线有一定距离;活塞轴(8)位于横臂(11)的上平 面上,滑槽栓(40)位于横臂(11)的下平面上;缸体上有滑槽(42),滑槽(42)的深 度在主轴(4)的径向,滑槽(42)的轨迹首尾相连,滑槽(42)在缸体上的轨迹为波浪 线或直线,波浪线在主轴(4)的轴向变化;滑槽(42)的宽度与深度能容纳滑槽栓(40), 滑槽栓(40)插在滑槽(42)中滑行运动。
6.根据权利要求1所述的旋转活塞机,其特征在于:在前缸体(13)与后缸体(14)的活塞 架空间(17)的两个圆环形平面上,轴向开有圆环形的滑槽,滑槽的深度在轴向波浪变化, 并形成浪峰与浪底;在同一圆心角上,相对活塞架(2),前缸体(13)上的滑槽与后缸体 (14)上的滑槽的浪峰与浪底正好相反;一个工作点为三角形的横臂,三角形横臂的一角 与活塞轴(8)相接,三角形横臂的另外两角围绕活塞轴(8)在活塞架(2)的两圆平面 端摆动,并分别凸出于活塞架(2)的两圆平面端;三角形横臂凸出于活塞架(2)的部分 伸入缸体上的滑槽浪底中;三角形横臂的摆动带动板形活塞(1)在活塞架(2)上摆动。
7.根据权利要求1所述的旋转活塞机,其特征在于:每个活塞轴(8)的下端都有一个锥形 动齿轮(43),锥形动齿轮(43)在联接盘内腔(5)中;锥形动齿轮(43)的轴线与活塞 轴(8)的轴线同轴;锥形动齿轮(43)、活塞轴(8)与板形活塞(1)同步转动;一个锥 形静齿轮(44)的后部固定在前缸体(13)上,锥形静齿轮(44)伸入联接盘内腔(5) 中,锥形静齿轮(44)的轴线与主轴(4)的轴线同轴;锥形静齿轮(44)与多个锥形动 齿轮(43)啮合,锥形静齿轮(44)与多个锥形动齿轮(43)的轴线垂直;锥形静齿轮(44) 相对主轴(4)与活塞架(2)转动,锥形静齿轮(44)带动板形活塞(1)转动。
8.根据权利要求1所述的旋转活塞机,其特征在于:间断分布在前缸体(13)与后缸体(14) 上的凹槽形的活塞空间(19)为偶数,旋转方向上的第一个活塞空间(19)是进气压缩槽 (25),第二个活塞空间(19)是做功排气槽(26);旋转方向上的进气压缩槽(25)的起 始端有一个流体进入孔(20),旋转方向上的做功排气槽(26)的起始端有一个火花塞(21), 火花塞(21)可以是一个喷油嘴,做功排气槽(26)的结束端有一个流体排出孔(22); 活塞架(2)的旋转方向上的每个活塞孔(6)的后部都有一个集气仓(23),集气仓(23) 与活塞孔(6)的后部相通,集气仓(23)占据活塞架(2)的部份实体,并贯通活塞架(2) 的厚度;每个集气仓(23)都通过一个输气孔(24)与旋转方向上的后一个活塞孔(6) 相通,输气孔(24)在活塞架(2)的实体中;板形活塞(1)与活塞孔(6)配合能关闭 输气孔(24)的流体通道;每一个尾部集气仓(23)中带有压缩混合气的板形活塞(1) 运行到做功排气槽(26)中时,相应机构控制的火花塞(21)点火,或者是喷油嘴喷油; 前缸体(13)与后缸体(14)通过螺栓在其圆边处连接为一个整体,在前缸体(13)与后 缸体(14)之间的连接面上有一个环形的弹性垫子,在连接前缸体(13)与后缸体(14) 的连接螺栓上套有弹性垫圈;前缸体(13)与后缸体(14)上的两个活塞空间(19)的深 度之间的距离,小于板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)之间的距离;联接盘内 腔(5)是一个储油槽,联接盘内腔(5)中的机油通过离心力径向输送到相应的部位;多 个盲孔(30)位于活塞架(2)的实体中,盲孔(30)的一端径向通在联接盘内腔(5)中, 盲孔(30)的另一端与贯通活塞架(2)两圆平面上的润滑孔(31)相通;多个润滑油孔 由联接盘内腔(5)中径直穿到联接盘(3)的外圆周面上;活塞轴(8)的轴线中心位置 处有盲孔(27),一个出油孔(28)径向穿过活塞轴(8)的上部并与其轴线上的盲孔(27) 相通,另一个出油孔(29)径向穿过活塞轴(8)的下部并与其轴线上的盲孔(27)相通; 联接盘内腔(5)内空的一圆平面端封闭,另一圆平面端上有一个小直径的圆通孔(32); 前缸体与后缸体的下部各有一个油孔与活塞架空间(17)的最大圆周处相通,一根导油管 (33)连接油孔将油经圆通孔(32)导入联接盘内腔(5)中,导油管(33)上接有一个 机油滤清器(39),另一根导油管(18)与通孔(15)相通,并润滑主轴(4);另一方案 是:一个储油槽置于低于缸体的位置处,一根导油管将活塞架空间(17)的最大圆周处底 部的机油导入这个储油槽中,一个机油将储油槽中的机油经机油滤清器(39)与导油管 (33)泵入联接盘内腔(5)中;在前缸体(13)与后缸体(14)的外部圆端面上,有多 条散热片,散热片在前缸体(13)与后缸体(14)的外圆端面上成幅射状,散热片为具有 一定长、宽、高度的实体,散热片垂直于缸体的外圆端面。
9.根据权利要求1所述的旋转活塞机,其特征在于:在活塞架空间(17)形成的两个圆环形 平面上,分别各有两条密封槽,一条密封槽位于活塞空间(19)的径向位置的外部,另一 条密封槽位于活塞空间(19)的径向位置的内部,两条密封槽都为圆环形,密封槽与主轴 (4)同圆心,密封槽的截面为矩形,密封槽的深度在主轴(4)的轴向;在活塞架(2) 的两端圆平面上,各有两条密封槽,一条密封槽位于活塞孔(6)的径向位置的外部,另 一条密封槽位于活塞孔(6)的径向位置的内部,两条密封槽都为圆环形,密封槽与主轴 (4)同圆心,密封槽的截面为矩形;活塞架(2)上的密封槽与前缸体(13)与后缸体(14) 上的密封槽对应;两个大直径的密封环与两个小直径的密封环分别置于缸体与活塞架(2) 的密封槽中;密封环的截面为矩形,密封环轴向实体的一半在缸体上的密封槽中,密封环 轴向实体的另一半在活塞架(2)上的密封槽中。

说明书全文

所属技术领域

发明涉及固体机械能与流体能相互转换的旋转活塞械领域。

背景技术

现有技术中,轮机与汽轮机的作用就是将流体能转换为机械能(定向旋转的扭矩), 这一点现有技术已经实现并且效率很高。但是对于低水头、低流量、低压强或是低转速的环 境来说,水轮机与汽轮机的工作效率就将大大降低;在现有技术中,水机的作用就是 将机械能转换为流体能,这一点现有技术也已经实现,但对于低转速的环境来说,水泵与风 机的工作效率就将大大降低。其原因是由于这些机械在旋转每一周的过程中,机壳(缸体) 与叶片(活塞)没有相互配合并形成静态的活塞效应,或者说机壳与叶片没有产生定向旋转 的活塞效应;机壳没有间歇地形成内空截面的大小变化,叶片也没有周期性地改变其运行轨 迹上的截面积大小。这一现象致使一些低品质的流体能得不到充分与有效地利用,如:太阳 能的流体热膨胀发电、低水头的水流发电,以及生产与生活中流体系统中的余压利用等;这 一现象也使一些低转速的机械能不能充分与有效地转换为流体能。
在公知的四冲程往复活塞内燃发动机中,活塞与连杆包括气摇臂与挺杆等,都不可 避免地作往复运动,由于这些部件都具有一定的质量,或者说这些部件在运动过程中动量的 方向相反,所以降低了发动机的工作效率;在公知的四冲程往复活塞内燃发动机的工作过程 中,往复活塞的上部与气缸配合在完成一些工作,而往复活塞的下部却没有实质性的表现, 这也大大降低了发动机的体积质量与输出功率之比的效率;在公知的四冲程往复活塞内燃发 动机的工作过程中,发动机还须带动配气机构同时运转,所以消耗了发动机的部分功率,复 杂的配气机构也增加了发动机的重量与制造成本。
在以往的旋转活塞机中,包括液压泵液压达,多以如下方式产生旋转过程中的容积 变化:椭圆柱形缸体与转子上径向伸缩的刮板活塞;两圆柱形相交的缸体与两外齿轮啮合的 转子;圆柱形缸体与椭圆形或多棱形转子以及缸体上伸缩的刮板活塞;径向内齿轮形状的凹 凸缸体与转子上伸缩的刮板活塞或转子上行星旋转的齿轮活塞;旋转活塞位于圆柱形气缸的 两平面端;圆柱形缸体与同圆差动的转子;圆柱形缸体与偏心旋转的转子等。由于这些结构 都分别与不同程度地存在着结构复杂、工艺复杂、生产成本高、体积与质量大、工作容积与 整机体积之比相对太小、工作效率低、转速范围窄与稳定性差等现象,所以应用范围有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是:换能机械的转子以定向旋转的方式运行,在换能机械转子 定向旋转运动每一周的过程中,通过缸体的相互配合,交替地产生旋转过程中的空间容积的 大小变化,进而利用这种容积变化将流体能(位能、压能与动能)转变为固体机械能,或者 由固体机械能转变为流体能。这种换能机械不论是高速旋转还是低速旋转,都能产生定向旋 转过程中的活塞效应。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:多个板形活塞以行星运行的方式在活塞架 上围绕主轴的圆心定向运行,缸体位于活塞架与行星活塞运行轨迹的两端面上,缸体在这两 个端面上形成间断的凹槽形的活塞空间,间断的活塞空间在板形活塞的运行轨迹上形成交替 的大截面积空间和小截面积空间。板形活塞以周期性地改变自身偏转度的方式,改变其运 行轨迹上的截面积大小。板形活塞以相对大的偏转角度穿过缸体的宽敞区域,板形活塞又以 相对小的偏转角度穿过缸体的狭窄区域,板形活塞阻挡、隔绝或密封了其运行方向上的前方 与后方的活塞空间,进而实现活塞定向旋转过程中的流体能与固体机械能之间的相互转换。
本发明的有益效果是:
1、由于实现了换能机械的定向旋转运动,避免或减少了换能机械的往复运动,所以充 分保存与利用了换能机械各运动部件的动量,因而工作效率高,工作转速范围大, 并且振动小。
2、由于本旋转活塞机能在旋转过程中产生有效的活塞效应,所以能迫使与利用低流速 与低压强的流体做功出。使用本旋转活塞机技术制造出来的水轮机与汽轮机能利 用低品质的流体能做功,例如利用低水头与低流速的水流发电;利用低压强的气体 发电等。在提倡高效、节能、环保、低成本的今天,一些还能利用的流体能并没有 得到充分的利用。例如:供水供汽系统的压强为满足不同用点的需要,一般都取最 大值并加有余量,这对于高压强点而只需低压强使用的用户来说就是一种浪费,如 果在流体的出口处装一台既是流量计又是流体能发电的设备,其节能效果不可小视。
3、使用本旋转活塞机技术制造出来的水泵,具有转速低、扬程大、流量大、效率高的 优点,尤其是这种水泵具有无需引水的自吸功能,这对抽吸水面漂浮的油污与藻类 的工作来说,该设备极其方便适用,具有很大的环保用途。
4、使用本旋转活塞机技术制造出来的空压机与真空泵具有结构简单,工作效率高,真 空度高的优点。
5、使用本旋转活塞机技术制造出来的流体流量计,具有大口径与高精度的优点。
6、使用本旋转活塞机技术制造出来的内燃发动机,具有效率高、输出功率大、重量轻、 体积小、振动小、成本低、结构简单、工艺简单、转速范围宽的优点。四气缸四冲 程的往复发动机主轴旋转一周有两次做功输出,而对四气缸的旋转活塞发动机来说, 主轴旋转一周就能有八次的做功输出;由于它的特殊结构还省掉了复杂耗能的发动 机配汽机构,点火系统与冷却系统也相应简单轻便;由于它还能利用压缩气体起动, 所以又省掉了汽车的启动马达,电池的重量也相应减轻。
7、利用本旋转活塞机技术制造出来的液压机和液压马达,既可应用在广泛领域的机械 设备上,还可应用在多种车辆上。将多个液压马达装在车轮上,就能轻松实现多组 驱动轮的无差速器传动;它能省掉以往车辆的离合器、变速箱、传动轴、差速器与 制动机构等;通过一套组合的切换与控制,就能很方便地实现前进、倒车、变速、 制动的功能,就能很容易地实现轮式装甲车与履带式车辆的转弯与原地转向。它对 简化车辆的结构、减轻重量、降低能耗、降低造价、提高效率以及增强可靠性与适 应性等方面,将产生积极的效果。
8、由于本旋转活塞机与现有技术相比,具有设计巧妙、结构简单、工艺简单、重量轻、 造价低、效率高、可靠性高以及适用领域广等优点,在水轮机、汽轮机、水泵、空 压机、真空泵、液压泵、液压马达、旋转活塞内燃发动机、鼓风机以及精确流量计 等机械设备上都能应用,具有巨大的积极效果,所以商业价值高,市场及其宽广。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是旋转活塞机基本结构的立体图。
图2是板形活塞的主视图与俯视图。
图3是转子结构半剖图。
图4是活塞架结构图。
图5是板形活塞绕轴张开与合拢变形的结构图。
图6是板形活塞弹性张开与合拢变形的结构图。
图7是板形活塞沟槽引导偏转的结构图。
图8是板形活塞齿轮带动旋转的结构图。
图9是内燃发动机前缸体或后缸体的示意图。
图10是内燃发动机转动部份的示意图。
图11是内燃发动机板形活塞的润滑油孔示意图。
图12是内燃发动机回油管示意图。
图13是气体压缩机与真空泵的结构示意图。
图14是水轮机、气轮机、泵与风机的结构示意图。
图15是液压泵与液压马达的缸体结构图。
图16是液压泵与液压马达的转子结构图。 图中:
1.板形活塞   10.右边缘      19.活塞空间    28.出油孔  37.右板
2.活塞架     11.横臂        20.进入孔      29.出油孔  38.弹簧
3.联接盘     12.弹簧        21.火花塞      30.盲孔    39.机油滤清器
4.主轴       13.前缸体      22.排出孔      31.润滑孔  40.滑槽栓
5.联接盘内腔 14.后缸体      23.集气仓      32.圆通孔  41.圆柱体
6.活塞孔     15.通孔        24.输气孔      33.导油管  42.滑槽
7.活塞轴孔   16.联接盘空间  25.进气压缩槽  34.狭窄    43.锥形动齿轮
8.活塞轴     17.活塞架空间  26.做功排气槽  35.宽敞区  44.锥形静齿轮
9.左边缘     18.导油管      27.盲孔        36.左板

具体实施方式

一、旋转活塞机的基本结构与工作原理:
在图1中,板形活塞(1)为对称的板形结构,在板形活塞(1)的对称轴线上有活塞轴, 板形活塞(1)相对活塞轴的轴线有左边缘(9)与右边缘(10)。主轴(4)为圆柱形,主轴 (4)的外圆周上有活塞架(2),活塞架(2)也为圆柱形,活塞架(2)与主轴(4)连体并 在同一圆心轴线上同步转动。在活塞架(2)的圆平面上分布有多个贯通其厚度的活塞孔(6), 每个活塞孔(6)在活塞架(2)上的径向距离相同,板形活塞(1)通过活塞轴而支持在活 塞架(2)上的活塞孔(6)中。板形活塞(1)能相对活塞架(2)摆动,每个板形活塞(1) 摆动的角度大小,决定了板形活塞(1)行星运行轨迹上的截面积的大小。
旋转活塞机的缸体由前缸体(13)与后缸体(14)组成,前缸体(13)与后缸体(14) 将活塞架(2)与板形活塞(1)夹在中间并能相对转动。在后缸体(14)的圆心位置处有通 孔(15),通孔(15)是主轴(4)的轴承。在前缸体(13)与后缸体(14)之间,有一个活 塞架空间(17),活塞架空间(17)是容纳活塞架(2)的空间,活塞架空间(17)在前缸体 (13)与后缸体(14)上形成两个圆环形平面,活塞架空间(17)由前缸体(13)与后缸体 (14)共同组成,活塞架空间(17)相对活塞架(2)平面磨擦旋转,并具有密封流体的功 能。在前缸体(13)与后缸体(14)的活塞架空间(17)的两个圆环形平面上,分别有间断 的凹槽形的活塞空间(19);凹槽形活塞空间(19)的深度与宽度,与板形活塞(1)的左边 缘(9)与右边缘(10)对应;凹槽形活塞空间(19)的长度为圆弧形,其弧度与行星运行 的板形活塞(1)的轨迹相同;活塞空间(19)由前缸体(13)与后缸体(14)上的弧形凹 槽共同组成。活塞空间(19)具有一定的深度,活塞空间(19)的起始端和结束端都具有一 定的弧形坡度,前缸体(13)与后缸体(14)机械联结为一个整体。
旋转活塞机的工作原理是:板形活塞(1)在活塞架(2)上随主轴(4)同步行星运行, 当旋转到活塞空间(19)的起始位置处时,板形活塞(1)相对活塞架(2)摆动并逐渐增大 角度,板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)分别伸入到前后缸体的活塞空间(19) 中;当旋转到活塞空间(19)的结束位置处时,板形活塞(1)又相对活塞架(2)摆动并逐 渐减小角度,直至进入缸体的狭窄区域活塞架空间(17)中。主轴(4)连续旋转,各个板 形活塞(1)顺序地,周期性地阻挡、隔绝或密封其旋转方向上的前方与后方的活塞空间(19), 致使板形活塞(1)前方的空间被压缩,其后方的空间被抽吸,进而实现了“力”转变为“能” 的功能;当板形活塞(1)在活塞空间(19)中的后方压力增大时,板形活塞(1)被压力推 动而向前运动,以此实现了“能”转变为“力”的功能。
圆柱形的活塞架(2)的实体,既是板形活塞(1)的支持架,又是旋转方向上相邻两个 活塞空间(19)之间的密封隔断,活塞架(2)的实体以填充的方式占据了活塞架空间(17), 活塞架(2)还阻隔了相邻两个板形活塞(1)之间的流体通路。前缸体(13)与后缸体(14) 上的活塞空间(19)通过活塞孔(6)的流体通道组成了一个完整的活塞空间(19)。
活塞空间(19)上的流体进入孔(20)与排出孔(22)的形状为圆管形,同时也可以为 其它形状;流体的进入孔(20)与排出孔(22)可以由旋转活塞机的轴向与活塞空间(19) 相通,也可以由旋转活塞机的径向与活塞空间(19)相通;流体的进入孔(20)与排出孔(22) 可以同时分别与前缸体(13)与后缸体(14)上的活塞空间(19)相通,也可以只与前缸体 (13)或后缸体(14)上的活塞空间(19)相通。
二、板形活塞转动或摆动以及缸体的几种方式:
在图2中,板形活塞(1)的摆动是由弹簧作用以及缸体的引导来实现的。板形活塞(1) 为对称的板形结构,板形活塞(1)相对活塞轴(8)的轴线有左板(36)与右板(37),左 板(36)与右板(37)的形状相同,面积相等;板形活塞(1)在左板(36)上有左边缘(9), 在右板(37)上有右边缘(10);活塞轴(8)为圆柱形,活塞轴(8)与板形活塞(1)连体 同步动作,活塞轴(8)的一端有一个横臂(11),横臂(11)具有一定长度,横臂(11)的 端部有一个钩弹簧的通孔。
在图3与图4中,主轴(4)的一端有联接盘(3),联接盘(3)的外形为圆柱形,联接 盘(3)的外圆周上是活塞架(2),活塞架(2)与联接盘(3)以及主轴(4)在同一圆心轴 线上,并连体同步转动;在联接盘(3)的内部有一个联接盘内腔(5)。在活塞架(2)的两 圆平面之间的中心处,有多个活塞轴孔(7),活塞轴孔(7)在活塞架(2)上成幅射状,活 塞轴孔(7)径直穿过活塞孔(6)后又一直穿通到联接盘内腔(5)中。板形活塞(1)通过 活塞轴(8)与活塞轴孔(7)而支持在活塞孔(6)中,活塞轴(8)下端的横臂(11)上钩 有弹簧(12),弹簧(12)的另一端钩在联接盘内腔(5)上。弹簧(12)使活塞轴(8)具 有转矩,活塞轴(8)上的转矩迫使板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)通过滑动 磨擦的方式,分别与前缸体(13)与后缸体(14)接触,并保持一定的接触压力,同时也使 板形活塞(1)具有磨损自动补偿的能力。
在主轴(4)旋转的过程中,板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)通过滑动磨 擦的方式,分别与前缸体(13)与后缸体(14)接触,当旋转到有凹槽形的活塞空间(19) 处时,板形活塞(1)的摆动角度增大;当旋转到活塞空间(19)的结束处时,板形活塞(1) 的摆动角度减小。
在弹簧作用板形活塞(1)摆动的另一实施例中,活塞轴(8)的下端没有横臂(11), 弹簧直接套在活塞轴(8)上,活塞轴(8)上有径向孔,弹簧的一端插在此孔中,弹簧的另 一端搭在活塞架(2)上,弹簧使活塞轴(8)具有相对活塞架(2)的转矩,此转矩迫使板 形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)通过滑动磨擦的方式,分别与前缸体(13)与后 缸体(14)接触,并保持一定的接触压力,也使板形活塞(1)具有磨损自动补偿的能力。
在图5中,板形活塞(1)的摆动是由其张开与合拢来实现的,板形活塞(1)由左板(36) 与右板(37)组成。左板(36)的右部有一个垂直于板面的通孔,右板(37)的左部有也有 一个垂直于板面的通孔,左板(36)的通孔与右板(37)的通孔以铰链的交叉形式套在同一 根活塞轴(8)上,左板(36)与右板(37)都能围绕活塞轴(8)转动。在活塞轴(8)的 中部还套有弹簧(38),弹簧(38)的两个弹力臂分别压在左板(36)与右板(37)上,弹 簧(38)迫使左板(36)与右板(37)具有向外张开的弹性力矩。活塞轴(8)与活塞架(2) 连体,并与主轴(4)一起转动。
当左板(36)与右板(37)在活塞架(2)的转动下进入缸体的宽敞区域(活塞空间) 时,左板(36)与右板(37)在弹簧的作用下向两侧张开,扩大活塞的受力面积,并保持一 定的与缸体的接触压力;当通过缸体的狭窄区域(活塞架空间)时,左板(36)与右板(37) 向内侧合拢,减小活塞的受力面积。利用这种原理就能制造出低流速、大流量、低压强与高 效率的水轮机和汽轮机。板形活塞以此方式摆动的旋转活塞机,其前缸体(13)与后缸体(14) 上的活塞空间(19)的起始端在同一圆心角上,其结束端也在同一圆心角上。
在图6中,板形活塞(1)是由具有弹性的材料制成的;板形活塞(1)由对称轴线位置 处固定在活塞轴(8)上,活塞轴(8)位于旋转主轴(4)的外圆周上并与其同步转动,活 塞轴(8)在主轴(4)的外圆周上成幅射状;板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10) 在受到缸体形状的挤压时,通过自身的弹性变形能相对活塞轴(8)向内合拢,并保持一定 的接触压力。
当缸体的左右内壁逐渐变窄时,弹性活塞的左右边缘向内合拢;当缸体的左右内壁逐渐 变宽时,弹性活塞的左右边缘向外张开。利用这种方式可制造高精度的流体流量计。
在图7中,为使板形活塞(1)不与缸体磨擦接触,以保持一定间隙的方式运行,板形 活塞(1)的摆动是由缸体上的环形沟槽的引导来实现的。板形活塞(1)与活塞轴(8)连 体同步,活塞轴(8)的一端有一横臂(11),横臂(11)的一端有一个滑槽栓(40)。滑槽 栓(40)的轴线与活塞轴(8)的轴线平行,滑槽栓(40)的轴线与活塞轴(8)的轴线有一 定距离;活塞轴(8)位于横臂(11)的上平面上,滑槽栓(40)位于横臂(11)的下平面 上。与缸体连体的圆柱体(41)位于联接盘内腔中,并相对活塞架(2)转动。在圆柱体(41) 的圆周面上有滑槽(42),滑槽(42)在圆柱体(41)上的轨迹首尾端相连。滑槽(42)在 圆柱体(41)上的轨迹相对圆柱体(41)的轴线轴向变化,并在圆柱体(41)的圆周面上形 成曲线与直线,滑槽(42)的宽度与深度能容纳滑槽栓(40)。滑槽栓(40)插在滑槽(42) 中滑行运动,以此改变板形活塞(1)的偏转角度。
滑槽(42)可设在联接盘内腔(5)中,也可设在前缸体(13)与后缸体(14)的环形 圆平面上。在前缸体(13)与后缸体(14)的活塞架空间(17)的环形平面上,轴向开有圆 环形的滑槽,滑槽的深度在轴向波浪变化,并形成浪峰与浪底;在同一圆心角上,相对活塞 架(2),前缸体(13)上的滑槽与后缸体(14)上的滑槽的浪峰与浪底正好相反。在活塞轴 (8)的一端有横臂,横臂能在活塞架(2)的两圆平面端摆动,并分别凸出于活塞架(2) 的两圆平面端;横臂凸出于活塞架(2)的部分伸入缸体上的滑槽浪底中。
在活塞架(2)旋转的过程中,前缸体(13)上的滑槽浪峰,将横臂推向后缸体(14) 上的滑槽浪底中;活塞架(2)继续旋转,后缸体(14)上的滑槽浪峰,又将横臂推向前缸 体(13)上的滑槽浪底中。如此方式,活塞轴(8)上的横臂带动板形活塞(1)不停地摆动。
在图8中,板形活塞(1)通过活塞轴(8)支持在活塞架(2)上的活塞轴孔(7)中, 板形活塞(1)与活塞轴(8)连体并能相对活塞架(2)转动,活塞轴(8)的一端伸入联接 盘内腔(5)中。每个活塞轴(8)的一端都有一个锥形动齿轮(43),锥形动齿轮(43)在 联接盘内腔(5)中,锥形动齿轮(43)的轴线与活塞轴(8)的轴线同轴,锥形动齿轮(43) 与活塞轴(8)同步转动。一个锥形静齿轮(44)的左部固定在前缸体(13)上,锥形静齿 轮(44)伸入联接盘内腔(5)中,并与多个锥形动齿轮(43)啮合,锥形静齿轮(44)的 轴线与主轴(4)的轴线同轴;锥形静齿轮(44)的轴线与多个锥形动齿轮(43)的轴线垂 直;锥形静齿轮(44)相对活塞架(2)转动。
当主轴(4)与活塞架(2)一起转动时,锥形静齿轮(44)拨动锥形动齿轮(43)转动, 锥形动齿轮(43)又带动板形活塞(1)在活塞架(2)上转动。随着主轴(4)在每一周内 的转动角度不同,板形活塞(1)在活塞架(2)上的旋转轨迹的截面积也在作周期性的变化, 缸体上的活塞空间(19)也对应这种变化,板形活塞(1)以相对小的面积穿过缸体的狭窄 区域,板形活塞(1)又以相对大的面积穿过缸体的宽敞区域。至此,主轴(4)与活塞架(2) 一起定向旋转运动,板形活塞(1)在活塞架(2)上定向旋转运动并相对活塞架(2)定向 旋转运动,以此实现了旋转活塞机的功能。锥形静齿轮(44)与锥形动齿轮(43)还可以是 间歇齿轮,即当主轴(4)转动了一定角度后,锥形静齿轮(44)才拨动锥形动齿轮(43) 转动一定角度,然后又要停顿一定的圆心角,这样就能控制板形活塞(1)在缸体某一行程 中偏转角度的持续时间。
三、旋转活塞机的应用实施例:
旋转活塞内燃发动机。在图9中,分布在前缸体(13)与后缸体(14)上的凹槽形的活 塞空间(19)为偶数,旋转方向上的第一个活塞空间(19)是进气压缩槽(25),第二个活 塞空间(19)是做功排气槽(26)。旋转方向上的进气压缩槽(25)的起始端有一个进入孔 (20),旋转方向上的做功排气槽(26)的起始端有一个火花塞(21),火花塞(21)的位置 处也可以是一个喷油嘴,做功排气槽(26)的结束端有一个排出孔(22)。
在图10中,顺时针旋转方向上的活塞架(2)的每个活塞孔(6)的后部都有一个集气 仓(23),集气仓(23)与活塞孔(6)的后部相通,集气仓(23)占据活塞架(2)的部份 实体,并贯通活塞架(2)的厚度。每个集气仓(23)都通过一个输气孔(24)与旋转方向 上的后一个活塞孔(6)相通,输气孔(24)在活塞架(2)的实体中。
旋转活塞内燃发动机的工作原理是:板形活塞(1)的活塞轴(8)受弹簧(12)的作用, 致使板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)通过滑动磨擦的方式分别与前缸体(13) 与后缸体(14)接触,并保持一定的弹性接触压力。板形活塞(1)在活塞架(2)的带动下, 顺时针运动;当转动到进气压缩槽(25)中时,板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10) 受弹簧的作用以及进气压缩槽(25)的形状引导而在进气压缩槽(25)中滑动,板形活塞(1) 隔绝密封了其运行方向前后端的进气压缩槽(25)的空间,致使板形活塞(1)前方的空间 被压缩,后方的空间被扩大而通过进入孔(20)吸进混合气。在每一个板形活塞(1)通过 进气压缩槽(25)时,其前方总是在压缩前一板形活塞(1)吸进的混合气,而其后方总是 在吸进新的混合气。后一板形活塞(1)通过输气孔(24)将前一板形活塞(1)吸进的混合 气,压缩在前一板形活塞(1)尾部的集气仓(23)中。当每一个板形活塞(1)进入到活塞 架空间(17)中时,其前方的混合气通过输气孔(24)已被压缩到前一板形活塞(1)的集 气仓(23)中,此时输气孔(24)被进入到活塞架空间(17)中的板形活塞(1)关闭。板 形活塞(1)用其左边缘(9)或者是右边缘(10),堵住活塞孔(6)上的通向前一集气仓(23) 中的输气孔(24)。当每一个尾部集气仓(23)中带有压缩混合气的板形活塞(1)运行到做 功排气槽(26)中时,相应机构控制的火花塞(21)点火,集气仓(23)中的混合气爆燃膨 胀,并推动板形活塞(1)在做功排气槽(26)中滑行,板形活塞(1)通过活塞轴(8)带 动活塞架(2)以及主轴(4)转动。至此,每个板形活塞(1)运行到做功排气槽(26)中 时,其后方总是在点火做功,而其前方总是在通过排出孔(22)排出前一板形活塞(1)的 废气。这样就实现了活塞定向行星旋转,而每一个活塞都在进行进气——压缩——做功—— 排气的工作,以此实现了旋转活塞内燃发动机的功能。
就两气缸(两个活塞空间)的旋转活塞内燃发动机而言,主轴每旋转90度就有一个活 塞在点火做功,主轴旋转一周就有四次点火做功。该发动机除板形活塞(1)以摆动的方式 往复运动外,其它部件都是以定向旋转的方式运行。改变活塞空间(19)与活塞架空间(17) 在圆周上的弧长比例,就能改变发动机的做功行程长度。增加活塞空间(19)在圆周上的数 量以及缸体的直径,就能增加主轴旋转一周的做功次数以及输出扭矩。被后一活塞压缩的混 合气,在通过输气孔(24)进入前一活塞的集气仓(23)时,能在输气孔(24)中加速并得 到充分的混合与汽化,这有利于混合气的充分燃烧。
由于每一个板形活塞(1)位于进气压缩槽(25)或做功排气槽(26)中时,只要这个 板形活塞(1)运行方向的后方有高于其前方的气体压强,板形活塞(1)就能在气体压强的 推动下向前运动,所以发动机可由压缩气体起动,而不需由电动马达起动。由一套阀门切换 机构将事先储存的压缩气体通入进气压缩槽(25)与做功排气槽(26)的起始端,压缩气体 就能推动板形活塞(1)以及活塞架(2)转动,活塞架(2)又起到了飞轮盘的动量储存作 用。当活塞架(2)达到一定转速后,活塞架(2)惯性旋转,此时关闭压缩气体的输送通道 并恢复进气与点火的功能,发动机就能起动运转。
由于板形活塞(1)是通过其左边缘(9)和右边缘(10)分别与前缸体(13)与后缸体 (14)上的凹槽形的活塞空间(19)接触的,所以位于前缸体(13)与后缸体(14)上的活 塞空间(19),在其起始端和结束端就相差一定的圆心角度。相差圆心角度的大小,与板形 活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)之间的距离有关。
前缸体(13)与后缸体(14)通过螺栓在其圆边处连接为一个整体。在前缸体(13)与 后缸体(14)之间的连接面上有一个环形的弹性垫子,其目的是当前缸体(13)与后缸体(14) 之间的距离变化时仍然还有密封效果。在连接前缸体(13)与后缸体(14)的螺栓上套有弹 性垫圈,其目的是让前缸体(13)与后缸体(14)之间能有一定的伸缩距离,以便维持前缸 体(13)与后缸体(14)对活塞架(2)的夹紧程度。
由于板形活塞(1)在活塞架(2)上的偏转角度是由缸体上的活塞空间(19)的深度决 定的,所以前缸体(13)与后缸体(14)上的两个活塞空间(19)的深度之间的距离,必须 小于板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)之间的距离,以防止板形活塞(1)的摆 动角度太大。
在图10中,为使发动机的各个磨擦部位得到机油润滑,联接盘内腔(5)是一个储油槽, 联接盘内腔(5)中的机油通过离心力而输送到各个磨擦部位处。多个盲孔(30)位于活塞 架(2)的实体中,盲孔(30)的一端通向联接盘内腔(5)中,盲孔(30)的另一端与贯通 活塞架(2)两个圆平面的润滑孔(31)相通。一些润滑油孔穿通联接盘内腔(5)与联接盘 (3)的外圆周面相通。联接盘内腔(5)中的机油,受离心力作用经盲孔(30)由润滑孔(31) 流出,润滑前后缸体与活塞架(2)包括联接盘(3)的磨擦面。联接盘内腔(5)中流出的 润滑机油,既能润滑前后缸体与活塞架(2)的磨擦面,又能在前后缸体与活塞架(2)之间 形成密封层面。
在图11中,为使活塞轴(8)在发动机的运转过程中得到机油润滑,活塞轴(8)的轴 线中心位置处有由下向上的盲孔(27),一个出油孔(28)径向穿过活塞轴(8)的上部并与 其轴线上的盲孔(27)相通,出油孔(28)在活塞轴(8)上部的圆周面上形成两个出油孔; 另一个出油孔(29)径向穿过活塞轴(8)的下部并与其轴线上的盲孔(27)相通,出油孔 (29)在活塞轴(8)下部的圆周面上形成两个出油孔。联接盘内腔(5)中的润滑机油通过 旋转离心力压入活塞轴(8)轴线的盲孔(27)中,又由出油孔(28)与出油孔(29)润滑 活塞轴(8)与活塞轴孔(7)。板形活塞(1)的左边缘(9)与右边缘(10)刮取活塞架空 间(17)上的机油,并将其带入活塞空间(19)中润滑板形活塞与活塞空间的磨擦面。
在图12中,联接盘内腔(5)内空的一圆平面端封闭,另一圆平面端上有一个小直径的 圆通孔(32)。在前后缸体与活塞架(2)之间的机油,由于受离心力的作用而由小圆周位置 向大圆周位置蔓延,并在活塞架(2)的圆周面上的活塞架空间(17)处汇集,并具有一定 压力。前缸体与后缸体的下部各有一个油孔与活塞架空间(17)的最大圆周处相通,一根导 油管(33)连接油孔将油经圆通孔(32)导入联接盘内腔(5)中,导油管(33)上接有一 个机油滤清器(39),另一根导油管(18)与通孔(15)相通润滑主轴(4)。至此,旋转活 塞内燃发动机的润滑系统就以此方式循环润滑各个磨擦部位。
考虑到发动机停机状态时,联接盘内腔(5)中的润滑油会通过各处间隙在活塞架空间 (17)的下部聚积,进而充满缸体下部的活塞空间(19),所以可改为由一个油泵供油。具 体方式是:一个储油槽置于低于缸体的位置处,一根导油管将活塞架空间(17)的最大圆周 处底部的机油导入这个储油槽中,一个机油泵将储油槽中的机油经机油滤清器(39)与导油 管(33)泵入联接盘内腔(5)中。
由于前缸体(13)与后缸体(14)的外形为相对扁的圆柱体形,所以有利于缸体的冷却, 甚至于只采用风冷的方式就能满足发动机的冷却需要。在发动机前缸体(13)与后缸体(14) 外形圆端面上,有多条散热片,散热片在前缸体(13)与后缸体(14)的外圆端面上成幅射 状,散热片垂直于缸体的外圆端面,散热片为具有一定长宽高的实体;散热片既能起到散热 的作用,又能起到增加前缸体(13)与后缸体(14)机械强度的作用;两个螺旋桨风扇置于 前缸体(13)与后缸体(14)的外圆端面上。
在图13中,旋转活塞的空压机与真空泵:为了获得较大的工作行程,为了获得较大的 压缩比或抽吸真空度,前缸体(13)与后缸体(14)上的活塞空间(19)可以为一条,同时 其弧长也可以比活塞架空间(17)长,即增大板形活塞(1)的工作行程与气缸的压缩比; 还可以是多个板形活塞(1)同时在一个活塞空间(19)中运行,即板形活塞(1)的数量多 于活塞空间(19)的数量,以提高密封与隔绝效果。当板形活塞(1)在活塞架(2)上顺时 针运动时,左边的流体口为进入孔(20),右边的流体口为排出孔(22),活塞架(2)的实 体填充密封了进入孔(20)与排出孔(22)之间的活塞架空间(17),多个板形活塞(1)以 多道屏障的效果压缩其前方的流体空间,同时又以多道屏障的效果抽吸其后方的流体空间, 这样就能确保有较大的输出压缩比,以及较大的真空度。当板形活塞(1)在活塞架(2)上 逆时针运动时,进入孔(20)与排出孔(22)中的流体进出方向相反。这种结构主要用在流 体压强较高,或者是小体积的设备中。
在图14中,旋转活塞的水泵、水轮机以及汽轮机:多个板形活塞(1)旋转一周只通过 一个缸体的狭窄区(34)与缸体的宽敞区(35)。缸体上的流体进出口都设在缸体的宽敞区 域(35)上;进口与出口的形状为管形,管形进口与管形出口在同一轴线上,管形进口与管 形出口的轴线与板形活塞(1)行星运行的轨迹相交,管形进口与管形出口的轴线垂直于主 轴(4)的轴线。
这样的结构不论对水泵还是水轮机,不论对鼓风机还是气轮机来讲,流体流入缸体与流 出缸体的方向基本上是直线,而流体的流动方向与活塞(叶轮)的转动方向一致,因而提高 了效力。一般的水泵流入与流出的方向是不一致的,由于流体也有质量,所以改变它的流动 方向也要耗能。一般的水轮机中流入与流出的方向是不一致的,由于流体也有质量,所以改 变它的流动方向就会形成流动阻力,因而削弱了流体的动能。由于板形活塞(1)的边缘与 缸体活塞空间(19)的间隙很小,所以流体的压强都要反应在板形活塞(1)上,也由于缸 体的上部是狭窄区的活塞架空间(17)而被活塞与活塞架堵塞,所以流体的压强只能作用在 缸体下部的板形活塞(1)上,或者说流体的大部分压强只能作用在缸体下部的板形活塞(1) 上。因而实现了低压强、低流量以及低流速的水轮机与气轮机功能,也实现了低转速、大扬 程、大流量以及自吸的水泵功能。
在图15与图16中,旋转活塞的液压泵与液压马达:前缸体(13)与后缸体(14)上有 多个活塞空间(19),每个活塞空间(19)的起始端与结束端都有流体的进入孔(20)与排 出孔(22)。为达到变速的功能,每个流体的进入孔(20)或排出孔(22)都要单独接在一 个组合阀上。为防止液压马达起动时每个板形活塞(1)都处在活塞架空间(17)中而停机 (液压油不能推动板形活塞),所以活塞架上有大于活塞空间(19)的数目的板形活塞(1)。
为了提高活塞架(2)与缸体的密封效果,在前缸体(13)与后缸体(14)的活塞架空 间上,各有两条密封槽,一条密封槽位于活塞空间(19)的径向位置的外部,另一条密封槽 位于活塞空间(19)的径向位置的内部,两条密封槽都为圆环形,密封槽与主轴(4)同圆 心,密封槽的截面为矩形。在活塞架(2)的两端圆平面上,各有两条密封槽,一条密封槽 位于活塞孔(6)的径向位置的外部,另一条密封槽位于活塞孔(6)的径向位置的内部,两 条密封槽都为圆环形,密封槽与主轴(4)同圆心,密封槽的截面为矩形。活塞架(2)上的 密封槽与前缸体(13)与后缸体(14)上的密封槽对应。两个大直径的密封环与两个小直径 的密封环分别置于缸体与活塞架(2)的密封槽中;密封环的截面为矩形,密封环轴向实体 的一半在缸体上的密封槽中,密封环轴向实体的另一半在活塞架(2)上的密封槽。密封槽 与密封环的作用是,隔绝、密封活塞架(2)与活塞架空间(17)径向的流体通道。
旋转活塞液压泵的工作原理是:当主轴(4)带动活塞架(2)顺时针旋转时,板形活塞 (1)推动其旋转方向上前方的活塞空间(19)中的液压油前进并产生压强,液压油从排出 孔(22)中压出;板形活塞(1)旋转方向后方抽吸液压油,液压油由进入孔(20)中吸入。 当主轴(4)带动活塞架(2)逆时针旋转时,液压油的进出流向相反。当液压泵的4个活塞 空间(19)都工作时,主轴(4)上的扭矩作用在4个板形活塞(1)的有效面积上,所以液 压油的流量增大,压强减小;当液压泵的3个活塞空间(19)旁通,由1个活塞空间(19) 工作时,主轴(4)上的扭矩作用在1个板形活塞(1)的有效面积上,所以液压油的流量减 小,压强增大。通过一套组合阀就可调节液压机的流量与压强。
旋转活塞液压马达的工作原理是:当液压油从进入孔(20)压入活塞空间(19)中时, 液压油推动板形活塞(1)运动,活塞架(2)带动主轴(4)顺时针旋转;当液压油从排出 孔(22)反向压入活塞空间(19)中时,液压油推动板形活塞(1)运动,活塞架(2)带动 主轴(4)逆时针旋转。设液压油的流量与压强衡定不变,当液压油压入液压马达的4个活 塞空间(19)中时,液压油的流量被4分流,主轴(4)的转速降低,而液压马达却得到了 4个板形活塞(1)有效面积的压强,因而主轴(4)的扭矩增大。就4个活塞空间(19)的 液压马达来说,通过一套组合阀的切换,就能得到4个不同的转速,如果液压泵也以4个流 速输出液压油,那么液压马达就能得到8个不同的大变速比的转速。
利用旋转活塞机技术制造出来的内燃发动机、液压泵和液压马达,既可应用在广泛领域 的机械设备上,还可应用在多种车辆上。如果将多个液压马达装在车轮上,就能轻松实现多 组驱动轮的无差速器传动;通过一套组合阀的切换,它就能省掉以往车辆的离合器、变速箱、 传动轴、差速器与制动机构;能很方便地实现前进、倒车、变速、制动、防抱死、防侧滑防 打转的功能;由于去掉了差速器,各种车辆的底盘也就提高,其越野性能也就大大提高;通 过阀门切换左右液压马达液压油的流量与流向,就能方便地实现轮式装甲车与履带车的转弯 与原地转向。旋转活塞机对车辆的简化结构、减轻重量、降低油耗、降低造价,以及增强可 靠性与适应性等,将产生积极的效果,它将使各种车辆进入一个更高的水平。
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