[发明专利]星旋式流体机械及其应用的发动机和流体马达

说明书

技术领域

本发明涉及机械行业中发动机、流体马达、压缩机及泵等技术领域，尤其涉及一种由多个星旋式转动装置所组成的星旋式流体机械及其应用的发动机和流体马达。

背景技术

本发明的申请人于2010年6月10日提交了星旋式流体马达或发动机和压缩机及泵的专利申请(专利申请号：201010196950.8)。在上述专利申请的技术方案中，提出了一种前所未有的星旋式转动装置。该星旋式转动装置包括：含圆筒空腔的缸体和由缸体两侧的缸体密封端盖支撑的主轴，中心太阳轮滚筒套设于主轴上；中心太阳轮滚筒的外圆筒面及缸体的内圆筒面构成环形活塞空间；环形活塞空间可通过第一组通孔与流体进/出口相连通，可通过第二组通孔与流体出/进口相连通；行星活塞轮以滚动方式置于环形活塞空间内，其伸出环形活塞空间外的两端通过连接件连接到主轴上；所述行星活塞轮为圆柱滚轮。该星旋式转动装置由于采用了圆环型液压(气压)缸，最大限度利用了机器外圆周空间，不仅半径大出力转矩大，流量大，出力恒定。

在上述专利申请中，由于在环形气缸的360°空间里安装了多个星轮和对应数量的旋阀片，每一个星轮在环形气缸中的做功角度便会受到限制，尤其是星轮的大小和膨胀比有极大关系，且每个星轮通过旋阀片区间时容积变化式驱动气缸失效，造成整个机器的运转有效驱动扭矩输出降低。特别是当星旋式流体马达机构运用于内燃机时，由于多星轮构造把360°环形气缸均匀分割成多个圆弧空间。在这有限角度的空间里，要完成喷气(进氧)、喷油和点火的顺序动作，燃气的燃烧和膨胀过程的时间变得非常短，对内燃机的运行非常不利，转子每转一周的阀门开闭和燃烧循环频度过高，直接影响到内燃机系统运行的可靠性、可控性和寿命。在这种情况下，单星轮星旋式转动装置就有其独特的优势，其能够达到环形气缸星轮和阀门配合形成的容积变化空间的最大膨胀比。

需要说明的，上述专利申请中，已经提出了一种应用单星轮星旋式转动装置的流体压缩机，如图1所示。然而，由于压缩机是有外部提供动力来带动滚柱行星活塞轮在环形活塞空间内运动，其根本不存在星旋式转动装置的死点，即装置不能正常连续工作的点，的问题。而在将单星轮星旋式转动装置应用于发动机和流体马达时，单星轮星旋式转动装置是向外输出扭矩的装置，其就不会像星旋式压缩机那样简单。图2为现有技术将单星轮星旋式转动装置应用于发动机或流体马达时其临界区间角的示意图。如图2所示，在行星活塞轮旋转到接触隔离结构的时刻，如第一位置所示，其动能已经消耗殆尽，在这种情况下，如果没有外来的力来推动它，势必会导致其在隔离机构处停止转动，出现死点。死点的出现极大的影响了单星轮星旋式转动装置的正常使用。

本申请的申请人于2011年3月17日还提交了星旋式转动装置、发动机、气动马达及压缩机的专利申请(专利申请号：201110065260.3)。该专利申请对星旋式转动装置中滚柱行星活塞轮直径与环形活塞空间中线直径之比做了非常详细的论述，提出了滚柱行星活塞轮直径与环形活塞空间中线直径之比介于1∶4至1∶20之间，并具体给出了以下几种具体的比例关系1∶7、1∶4.35、1∶3.9、1∶3.5、1∶20。此外，在该专利申请中，还提出了压于中心太阳轮外圆筒面的旋阀片与通过旋阀片支撑芯轴中心点的环形活塞空间直径的夹角介于20°至45°之间，并具体给出了以下几种具体的夹角：45°、40°、35°和20°。根据上述讨论，在该专利申请中提出了一种星旋式转动装置的优化构造，星旋式转动装置的环形活塞空间的直径ΦB已经大于临界尺寸4.35d，其中d为行星活塞轮的直径，如图3所示。同样，在研发实践过程中，申请人发现上述对滚柱行星活塞轮直径与环形活塞空间中线直径的比例设置并没有达到最优的结果，从而影响到星旋式转动装置的效率。尤其是单星轮星旋式转动装置有其自身的特点和规律，寻找适合单星轮星旋式转动装置自身的特点和规律和各部分尺寸/角度也成为单星轮转动装置在大规模应用过程中的关键问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种星旋式流体机械及其应用的发动机和流体马达，以解决单星轮星旋式转动装置在运行过程中容易出现死点，不能正常连续工作的问题。

(二)技术方案