[发明专利]旋塞式旋转压缩膨胀机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种变容式压缩膨胀机构，具体涉及一种变容式旋转压缩膨胀机构。

背景技术

自往复式压缩机和内燃发动机发明以来，为克服往复式压缩膨胀机构运转震动大、机械效率低、相对体积大的缺点，人们一直不断地寻找用旋转运动代替往复运动的压缩膨胀机构。发明了大量各种样式的装置。 例如：齿轮-齿轮机构、凸凹轮机构、偏心轮或凸轮-滑板机构、偏心轮或凸轮-摆动门机构、滑环-滑板机构、叶轮-旋转门机构、轴向凸凹轮机构、偏心转子-旋轮线型腔机构、涡旋盘运动机构、螺杆啮合机构、环缸-活塞交替转动机构等等。部分机构在输送泵或压缩机等机械中得到广泛应用。但在发动机领域，由于严格的运行条件和恶劣的运行环境限制，众多发明均因为在机构原理、结构布局、受力状态、运动特性等方面，存在某些难以克服的缺点，未能得到应用。例如1825年发明的里弗转子发动机（The Eve rotary engine）的叶轮-旋转门机构，就存在叶轮通过旋转门时，两侧出现导通的问题。1954年，德国汪克尔(Felix Wankel)博士在总结前人研究成果的基础上，改进了偏心转子-旋轮线型腔机构，解决了一些关键技术问题，发明了一种三角转子发动机，经日本马自达公司三十多年的不断研究，成功地实现了量产。该机是至今唯一量产的变容式旋转发动机，实际证明了旋转发动机的体积小巧、运转平稳的优势。但三角转子发动机还存在输出力矩小、压缩比难以增大、运转效率偏低的缺点，仍需进一步研究改进，难以大规模推广。

从上述的简要技术背景来看，变容式压缩膨胀机构的应用从传统的活塞压缩机到最新型的涡旋压缩机和三角转子发动机，技术和方法都在不断地发展和进步，但仍然存在这样那样的不足之处，仍然需要不断地探索新的方法，发展新的技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，运转平稳，输出力矩大、机械效率高的单纯旋转运动的旋塞式旋转压缩膨胀机构。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括定子、转子、凸塞、旋塞；定子中部为基圆孔，基圆孔圆周设有一个以上凸塞；转子为基圆柱；转子中心主轴通过端盖定位于定子基圆孔中心；基圆柱上设有一个以上用于定位旋塞的旋塞槽；旋塞置于旋塞槽中；定子基圆孔与转子基圆柱之间为封闭空腔；凸塞顶部与转子基圆滑动相接；旋塞外圆与定子基圆和旋塞槽滑动相接；凸塞与旋塞将定子基圆孔与转子基圆柱之间的封闭空腔分隔为两个以上相互独立的封闭工作腔；旋塞上设有用于在转动相会换位时与凸塞配合密封的换位槽。

所述旋塞与凸塞换位时，换位槽侧缘后端与凸塞后侧面滑动相接，换位槽侧缘前端与凸塞前侧面滑动相接，将工作气体封闭在换位槽内。

所述凸塞的侧面形状为转动相会时换位槽侧缘扫过的轨迹；所述换位槽的侧面形状为转动相会时凸塞顶部侧缘扫过的轨迹。

所述旋塞与凸塞转动相会时，凸塞的顶部完全进入换位槽时，换位槽侧缘后端与凸塞侧缘后端重合，工作气体封闭在换位槽内；当凸塞的顶部开始离开换位槽时，换位槽侧缘前端与凸塞侧缘前端重合。

所述旋塞的直径为定子基圆直径与转子基圆直径之差的1~1.8倍。

所述定子基圆孔的圆周上设有用于防止旋塞导通的过渡塞；所述过渡塞的高度小于凸塞的高度。

所述凸塞为N个；所述过渡塞为M个；所述旋塞与转子的相对转速比为(N+M)：1 ；其中N的最小值为1，M的最小值为0 。

所述定子上固定有内齿轮；所述旋塞上设有与定子内齿轮啮合传动的外齿轮。

所述定子上固定有外齿轮；所述旋塞上的外齿轮通过中间齿轮与定子外齿轮啮合传动。

所述定子基圆孔的内圆周面上设有内齿；所述旋塞的外圆周上设有与定子基圆孔上的内齿啮合传动的外齿，在工作腔内部组成内、外齿轮啮合传动。

所述旋塞槽的中部设有导流槽，导流槽通过导流孔与工作腔相通，实现封闭于换位槽中的高压气体导通到工作腔。

凸塞侧面和换位槽侧面的横截线的基本线形为旋轮线或旋轮线的等距线及修形线。

在隔离进排气的凸塞两侧可以分别设置进气口及排气口。在机构工作过程中，进气-压缩或膨胀-排气同步进行，不需设置进、排气控制阀。

本发明的旋塞传动可以采用齿轮传动机构，也可以采用双曲柄机构传动方式或摩擦传动方式。旋塞的传动机构可以安装在工作腔外部，也可以设计在工作腔内部。

本发明的密封可采用设置密封条（环）密封，也可采用非接触密封及气流壅塞技术密封。旋塞外圆面可通过弹性压垫、高压气体或离心力压迫旋塞贴紧基圆密封。可采用润滑、导热油循环方式通过定子和转子上开设的润滑、冷却通道进行润滑和冷却。