[发明专利]无活塞气缸连杆的蒸汽机

权利要求书

1.一种无活塞气缸连杆的蒸汽机，其特征在于：

所述无活塞气缸连杆的蒸汽机，含定子(1)、转轮(5)、转轴(10)和配汽装置；

所述定子(1)，其为长方体形，其固定安装在机座上，其内部为水平圆柱形转轮腔(3)，其左右两端分别开有端孔(2)，所述端孔(2)的轴线与所述转轮腔(3)的轴线重合；

所述转轮腔(3)的腔壁上有n个气槽(4)，这n个气槽(4)沿轴向均匀分布；所述n为等于或大于1的整数；

每个气槽(4)，其纵向断面为矩形，其环绕大半个所述转轮腔(3)，且与所述转轮腔(3)相通，其沿顺时针方法依次分为起始段气槽(4a)、中段气槽(4b)和末尾段气槽(4c)；所述起始段气槽(4a)的槽底与所述转轮腔(3)轴线的距离沿顺时针方向连续逐渐增大；所述末尾段气槽(4c)的槽底与所述转轮腔(3)轴线的距离沿顺时针方向连续逐渐减小；所述中段气槽(4b)，其槽底与所述转轮腔(3)轴线的距离沿顺时针方向保持不变，其始端与所述起始段气槽(4a)的末端圆滑相接，其末端与所述末尾段气槽(4c)的始端圆滑相接；这n个气槽(4)上的起始段气槽(4a)的始端位于与所述转轮腔(3)轴线平行的同一直线上；

所述定子(1)上安装n个进气管(11)、n个排气管(12)、k个润滑油管(13)，所述k为大于n的整数；

这n个进气管(11)，其分别固定安装在这n个气槽(4)起始段气槽(4a)附近的所述定子(1)上，其里端分别与这n个气槽(4)起始段气槽(4a)的始端连通；

这n个排气管(12)，其分别固定安装在这n个气槽(4)末尾段气槽(4c)附近的所述定子(1)上，其里端分别与这n个气槽(4)末尾段气槽(4c)的末端连通，其外端均与大气相通；

这k个润滑油管(13)中的n个润滑油管(13)，其分别固定安装在这n个气槽(4)末尾段气槽(4c)附近的所述定子(1)上，其里端分别接近这n个气槽(4)末尾段气槽(4c)的末端，且分别伸向相应位置的所述转轮腔(3)的腔壁；另外的k-n个润滑油管(13)，其分散安装在没有气槽(4)通过的所述定子(1)上，且分别伸向相应位置的所述转轮腔(3)的腔壁；这k个润滑油管(13)的外端均与润滑油箱固定连接，所述润滑油箱的润滑油能自动进到这k个润滑油管(13)中；

所述转轮(5)，其为圆柱体形，其同轴安装在所述定子(1)的转轮腔(3)中，其轴向长度等于或小于所述转轮腔(3)的轴向长度，其外径小于但接近所述转轮腔(3)的内径，其上开有轴向轴孔(6)，其轴线与所述轴孔(6)的轴线重合，其上还开有n个径向滑块腔(7)；这n个滑块腔(7)沿轴向均匀分布，且分别与所述定子(1)上n个气槽(4)的轴向位置对应；这n个滑块腔(7)中，相邻两滑块腔(7)的轴线相互错开，且这两个滑块腔(7)的轴线在垂直所述转轮(5)轴线的平面上投影的夹角等于360/n度；

任意一个滑块腔(7)，其横断面为矩形，其相对所述转轮(5)的轴向宽度等于气槽(4)的纵向宽度，其腔底接近所述转轮(5)的轴孔(6)，其外端开口在相应位置的所述转轮(5)的圆周表面上；

任意一个滑块腔(7)中安装一个滑块(8)和一个滑块弹簧(9)，所述滑块弹簧(9)的里端与所述滑块腔(7)的腔底接触；所述滑块(8)，其为长方体形块，其横断面的形状与所述滑块腔(7)横断面的形状相同，其横断面的面积小于但接近所述滑块腔(7)横断面的面积相等，其径向长度小于所述滑块腔(7)的径向深度，其里端面与所述滑块弹簧(9)的外端接触，其外端在不受阻碍的情况下，其在所述滑块弹簧(9)弹力的作用下，其外端能自动从所述滑块腔(7)中快速向外伸出；

所述转轴(10)，其插入所述转轮(5)的轴孔(6)中，其与所述转轮(5)固定连接为一体，其轴线与所述转轮(5)的轴线重合，其两端分别从所述转轮(5)的两端向外伸出，其伸出的两端分别安装在所述定子(1)左右两端的两端孔(2)中，其轴线与所述定子(1)上转轮腔(3)的轴线重合，其可绕其轴线自由转动，但不能沿轴向移动；

n个配气装置环绕所述定子(1)左端板(1a)外侧的所述转轴(10)的伸出端均匀分布；这n个配气装置共用一个凸块(14)；所述凸块(14)，其为圆滑弧形块，其内表面同轴固定连接在相应位置的所述转轴(10)上所述伸出端的外圆周表面上，其内表面的弧长等于或小于所述转轴(10)周长的1/n，其外表面的两端分别与相应位置的所述转轴(10)的外圆周表面圆滑相接，其和所述转轴(10)的组合体相当于偏心轮；

所述配气装置含顶杆(22)、定位块(23)和配气 头(15)；

所述配气头(15)，含滑阀(16)、滑阀座(18)、滑阀弹簧(19)、前输气管(20)和后输气管(21)；

所述滑阀座(18)，其为长方体形，其内部为长方体形内腔，其底板上分别固定贯穿连接前输气管(20)和后输气管(21)，其内侧向面与相应位置所述左端板(1a)的外端面固定连接；锅炉产生的蒸汽通过所述前输气管(20)输送到所述配气头(15)；所述后输气管(21)与所述定子(1)上n个进气管(11)中的一个进气管(11)连通；

所述滑阀(16)，其为长方体形小滑块，其内部有U形管(17)，其活动安装在所述滑阀座(18)的内腔中，其可沿所述转轴(10)的径向在所述滑阀座(18)的内腔中自由滑动，但不能沿其他方向移动；

所述滑阀弹簧(19)，其安装在所述滑阀座(18)的内腔中，其一端与所述滑阀座(18)前端板的内表面接触，其另一端与所述滑阀(16)的前端面接触；

所述顶杆(22)，其外端面通过所述滑阀座(18)后端板的圆孔后，与相应位置的所述滑阀(16)的后端面固定连接，其里端面沿径向与所述凸块(14)所处位置的所述转轴(10)的外圆周表面活动接触；

所述定位块(23)，使所述顶杆(22)只能沿所述转轴(10)的径向移动，不能沿其他方向移动；

所述顶杆(22)的里端与所述转轴(10)的外圆周表面接触时，所述滑阀(16)上的U形管(17)的两侧管与所述前输气管(20)和所述后输气管(21)均错开，锅炉产生的蒸汽不能通过所述前输气管(20)进到所述后输气管(21)；

所述顶杆(22)的里端与所述转轴(10)上凸块(14)接触时，所述凸块(14)顶升所述顶杆(22)，所述顶杆(22)推动所述滑阀(16)前移，所述滑阀(16)上的U形管(17) 的两侧管分别与所述前输气管(20)和所述后输气管(21)连通，锅炉产生的蒸汽就能依次通过所述前输气管(20)、所述U形管(17)、所述后输气管(21)和相应进汽管(11)，进到相应气槽(4)的起始段气槽(4a)中；

这n个配气装置上的n个顶杆(22)，其环绕所述转轴(10)的外圆周表面均匀分布，其里端面分别与所述凸块(14)所处位置的所述转轴(10)的外圆周表面活动接触，相邻两顶杆(22)的夹角为360/n度；

所述转轮(5)和所述转轴(10)组成的整体，在所述定子(1)上转轮腔(3)中绕轴线沿顺时针方向转动过程中，所述转轮(5)上任意一个滑块(8)转到相应气槽(4)的起始段气槽(4a)时，所述滑块(8)自动作离心运动，所述滑块(8)的外端自动伸进所述起始段气槽(4a)中，所述滑块(8)的外端面与所述起始段气槽(4a)的槽底面紧密活动接触；与此同时，这n个配气装置中的一个配气装置，其上顶杆(22)被所述凸块(14)顶升，其上的滑阀(16)前移，所述滑阀(16)上的U形管(17)的两侧管分别与其上的前输气管(20)和后输气管(21)连通，锅炉产生的蒸汽依次通过所述前输气管(20)、所述U形管(17)、所述后输气管(21)和与所述起始段气槽(4a)连接的进气管(11)，进到所述起始段气槽(4a)中，推动所述滑块(8)做功，所述蒸汽的内能转化为所述转轴(10)和所述转轮(5)的机械能；当所述滑块(8)的外端转到所述气槽(4)的中段气槽(4b)时，所述顶杆(22)脱离所述凸块(14)，所述滑阀(16)在相应滑阀弹簧(19)的推动下后移，所述U形管(17)的两侧管分别离开所述前输气管(20)和所述后输气管(21)，所述锅炉产生的蒸汽不再进到所述气槽(4)中，原先进到所述气槽(4)的蒸汽继续膨胀做功，所述蒸汽的内能继续转化为所述转轴(10)和所述转轮(5)的机械能；当所述滑块(8)的外端，从所述气槽(4)的末尾段气槽(4c)的末端离开所述末尾段气槽(4c)后，受所述转轮腔(3)腔壁的挤压而缩回到相应滑块腔(7)中；所述滑块(8)的外端继续沿所述转轮腔(3)的腔壁运动过程中，将从所述末尾段气槽(4c)附近的润滑油管(13)流进的润滑油，涂抹在所述滑块(8)外端面所接触的，所述转轮腔(3)的腔壁上和所述气槽(4)的槽底面上；分散安装在没有气槽(4)通过的所述定子(1)上的k-n个润滑油管(13)提供的润滑油起密封作用，阻止进到所述定子(1)上n个气槽(4)中的蒸汽，通过所述转轮(5)的外圆周表面与所述转轮腔(3)腔壁之间的间隙而泄漏；

所述无活塞气缸连杆的蒸汽机，其上没有传统蒸汽机的活塞、气缸、连杆、曲轴和牵引杆，其结构大大简化；其消除了传统蒸汽机活塞往复运动克服摩擦力做功的能量消耗，其消除了传统蒸汽机克服连杆与曲轴摩擦力做功的能量消耗，其热效率大大提高；其以对转轮(5)和转轴(10)的直接驱动替代传统蒸汽机对飞轮和曲轴的间接驱动，其体积大大减小；其没有活塞，自然不存在往复运动活塞因惯性限制转速的提高，其能获得更大转速；其工作过程连续，运行平稳。