[发明专利]螺纹转子发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种转子发动机，尤其是一种转子同轴传动动力轴的螺纹转子发动机。

背景技术

转子式热力发动机是指将气体的膨胀力直接转化为驱动动力轴转动的驱动扭矩的一类发动机，相对于最常用的往复式发动机来说，转子发动机取消了无用的直线运动，因而摩擦和能量损失少，能更高效的将热能转化为机械能，而且零部件少运行平稳，具有较大应用优势。目前公知的处于实用阶段的转子发动机为三角活塞旋转式转子发动机，其做功原理是气体膨胀压力作用在与动力轴偏心安置的转子的侧面使转子转动，三角转子通过齿数较多的以其中心为中心的内齿圈传动齿数较少的以动力轴中心为中心固定在动力轴上的齿轮产生一个使动力轴转动的切线力，驱动动力轴转动。三角转子的中心绕动力轴中心公转的同时，三角转子本身又绕其中心自转。此种发动机存在的主要缺点是，转子不能同轴传动动力轴，运转过程中会产生额外的偏心震动，同时转子偏心运动的方式使得其在做功时缸体的一个区域受到巨大的冲击，造成这个区域磨损剧烈，磨损的不平衡极大的降低了发动机的使用寿命。

另外，此类发动机气体做功过程中三角转子受膨胀气体压力的面积几乎不变，由于气体在膨胀做功过程中随着温度逐渐降低，压强逐渐减小，所以作用于转子上的力也逐渐减小，并且膨胀气体作用于转子上的力分解为一个驱动动力轴转动的力和一个指向动力轴轴线的力，随着转子的转动，膨胀气体在做功后期驱动动力轴转动的分力逐渐变小，这两个因素使膨胀气体在做功后期驱动动力轴转动的切线力大幅减小，而切线力相对于转轴中线的距离不变，所以驱动动力轴转动的力矩也大幅减小，当力矩减小到不足以维持动力轴转动必要的扭矩时，气体结束做功被排放到环境中，此时气体的温度还很高，压强仍高于外界环境气压数倍。其缺点还在于：气体膨胀做功的后期，驱使动力轴转动的力矩大幅减小，不能使压强较低的气体产生足够的扭矩继续做功，不能将燃料的能量进行梯级利用，所以仅有少量的热能被转化为机械能，大量的热能被作为余热排放到了环境中，发动机排气温度和排气压强较高，造成燃料利用率不高的现象。

发明内容

为解决上述发动机所存在的问题，本发明的主要目的是提供一种转子与动力轴同轴转动，可同轴传动动力轴，运转平稳，且转子对缸体磨损平衡的螺纹转子发动机。

其次，本发明的目的还在于提供一种能将燃料的能量进行梯级利用，燃料利用率很高的螺纹转子发动机。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种螺纹转子发动机，包括气体做功单元，所述做功单元包括转子、缸体和滑塞，转子的主体部分为螺杆状，与动力轴同轴安置，其螺纹牙顶面与缸体壁面密封接触，且所述缸体壁面围成的型腔与转子同轴，缸体上设置有滑槽，滑塞置放于转子的螺纹槽内用于阻挡气体通过并沿滑槽和螺纹槽滑动配合转子的转动。

所述滑塞与螺纹槽槽壁、槽底、缸体内壁及滑槽内壁密封接触，将缸体内壁与螺纹槽构成的通道分隔为四个以上区域，其中膨胀气体所在的区域和一个与之对应的区域相连通。滑塞在彼此相连通的区域中所受膨胀气体压力的合力大小相等、方向相反。 转子的主体部分为锥形螺杆状。转子通过传动单向离合器输出动力。转子截面较小的一端连通膨胀气体，截面较大的一端与滑塞之间的螺纹槽内注有冷却润滑油。所述发动机包括两两相对应的两个或四个做功单元组，每个做功单元组包括两个彼此镜像的做功单元，这两个做功单元的转子刚性连接。相对应的做功单元组驱动两根动力轴，两根动力轴通过轴传动机构共同传动输出轴。相对应的两个做功单元组通过转子联动机构相联动。相对应的做功单元组通过润滑油通道彼此相连通。

由于采用上述技术方案，本发明提供的螺纹转子发动机的有益效果是：1、运转平稳。2、转子对缸体的磨损均衡3、做功单元内效率较高。4、可实现对热能的梯级利用，提高了燃料的利用率。

四、附图说明

图1为气体做功单元的俯视图

图2为图1的B—B剖视图

图3为发动机气体做功单元的立体剖切图

图4为缸体主视图

图5为缸体轴测图

图6为转子主视图

图7为转子轴测图

图8为滑塞主视图

图9为滑塞左视图

图10为滑塞俯视图

图11为滑塞轴测图

图12为本发明作为内燃机的简易构造图

图13为图12的立体剖切图

图14为本发明作为汽轮机的简易构造图。