[发明专利]往复式转子发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种转子发动机，尤其是一种利用转子同轴传动动力轴的往复式转子发动机。

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活塞式发动机来说，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利用转子传动动力轴的做功装置如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。此种发动机做功单元存在的主要缺点是，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，此类发动机做功单元（做功单元是指将热能转化为机械能的核心结构）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

为解决现有发动机所存在的问题，本发明的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，且转子对缸体磨损平衡的往复式转子发动机。

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，燃料利用率很高的往复式转子发动机。

技术方案如下：

一种往复式转子发动机，包括气体做功单元，所述做功单元包括转子、缸体和滑塞；所述转子主体部分为螺杆状，所述缸体内壁面围成的型腔与所述转子同轴，所述缸体上设置有滑槽，所述滑塞放置于所述滑槽和所述转子的螺纹槽内，所述滑塞用于阻挡做功气体通过，所述滑塞沿所述滑槽和所述螺纹槽滑动以配合所述转子的转动；所述转子与动力轴同轴安置，所述转子通过单向轴承传动所述动力轴。

进一步：所述做功单元包括A端和B端，所述转子的A端与所述滑塞之间的螺纹槽连通做功气体。

进一步：所述转子的螺纹牙顶面与所述缸体内壁面密封接触。

进一步：所述转子的主体部分为锥形螺杆状。

进一步：所述滑塞设置有对角连接通孔，所述对角连接通孔用于抵消所述滑塞在所述通孔相连通的两个区域中受到的膨胀气体的压力。

进一步：所述滑塞为对角相通的十字形结构，所述滑塞包括连接轴、第一滑塞块、第二滑塞块、第三滑塞块、第四滑塞块，所述第一滑塞块、第二滑塞块、第三滑塞块、第四滑塞块分别固定在所述连接轴上，所述第一滑塞块和所述第三滑塞块处在同一个平面，所述第二滑塞块和所述第四滑塞块处在同在一个平面；所述对角连接通孔开在所述连接轴上，包括第一对角连接通孔和第二对角连接通孔；所述第一对角连接通孔连通所述第一滑塞块和所述第二滑塞块围成的空间与所述第三滑塞块和所述第四滑塞块围成的空间，所述第二角连接通孔连通所述第一滑塞块和所述第四滑塞块围成的空间与所述第二滑塞块和所述第三滑塞块围成的空间；所述第一滑塞块安装在所述滑槽内，所述第二滑塞块、第三滑塞块和第四滑塞块安装在所述螺纹槽内；所述第二滑塞块、第三滑塞块和第四滑塞块的外缘与所述螺纹槽的槽壁密封接触，所述第一滑塞块的外壁与所述滑槽内壁密封接触；所述滑塞在所述对角连接通孔连通的两个区域中所受膨胀气体的有效受力面积相等。