[其他]双圆式气动机

说明书

本适用新型是一种以具有一定压力的气体（含蒸汽在内，以下通用气书写）为推动力的连续旋转的动力机械。

现有的以气体的压力做为动力的机械主要有：活塞式蒸汽机、叶片式蒸汽轮机和其他叶片式气动机。（即以压缩空气为动力的机械）前两种机械一般用于获得大功率输出的机械，如蒸汽机车、火力发电和其他蒸汽动力机械，后一种一般用于小型高速旋转机械方面。活塞式蒸汽机为人类的进步作出了划时代的伟大贡献，然而它美中不足的是存在有：活塞往返时的惯性损耗；连杆与活塞运动方向之间的夹角损耗；上下两止点间的曲轴旋转角度损耗等。叶片式气轮机后来居上，得到了广泛的应用，但它的缺点是：有间隙洩漏气流损耗；有反射气流损耗；有侧压损耗和排气压力损耗等。以上两种机械的这些损耗，目前还没有克服的有效办法。

本适用新型的目的是提供一种具有活塞式机械的较好的密封性能，又具有叶片式气轮机械的连续转动的特点的新型动力机械，以节省能源。

本适用新型是以如下的方式实现的：在一个圆形的金属圆盘上，设置有一个圆环形沟槽，将一个两边带有突起台阶的圆环，镶入圆盘的沟槽之内，形成一个如圆形铁桶状。在圆环内，安装一个直径小于圆环直径的转轮，该转轮的轴心与圆环的圆心，采用“不同心”的位置组装。使转轮与圆环形成一边较宽、像“月牙”形状的汽道；另一边则间隙很小、又不能相互摩擦的密封之处。在转轮上设有滑块。此滑块在弹簧和旋转时离心力的作用下，始终触及“月牙”形汽道圆环的内壁上。滑块的作用是直接承受气压，带动转轮旋转。在转轮上，安装有密封环、密封块等，其功用是阻止有用气体洩漏。最后，还要有一个与前面提到的相同的圆盘，盖在转轮、圆环等组合体的上面，与转轮保持应有的小间隙，对准圆环上的凸起台阶、盖好、固定，把转轮密封在其中，这就是双圆式气动机的汽道装置。归纳起来就是：两个圆盘，中间夹固着一个圆环，内中安装一个转轮总成，转轮轴装配在两个圆盘的轴孔上。这就是一台单汽道的双圆气动机、类似一台单缸活塞机。如果有三个圆盘，中间夹固着两个圆环，内中安有两个转轮，这就是一台两汽道的双圆气动机。以此类推，双圆式气动机可以有多个汽道组成。为了抵消由于“不同心”的安装引起的振动，如果是两个或者两个以上汽道的双圆机，就要将两个汽道的最宽处错开，形成180°的“相位”差；如若采用三个汽道的双圆机，则其汽道的安装“相位”差应是120°。另外，由于汽道的厚度不同，滑块的重量也不同，所以既要考虑角度配合，又要考虑重量的匹配，以达到抵消振动，平稳运转的目的。

双圆式气动机与现有的活塞式蒸汽机和蒸汽轮机相比，有制造简单、节省能源的可取之处。下面通过图6，首先与活塞式蒸汽机加以对比。

图6（一）是活塞机曲轴从0°开始运转图。图6（二）是与（一）相对应的曲线。图6（二）的横座标是活塞机曲轴旋转的角速度，用（ω）表示。纵座标是蒸汽压力，用（P）表示。线（1）表示一恒定汽压的蒸汽输给活塞机，也就是作用在活塞顶部的压力。虚线（2），是当活塞受到来自（1）的汽压后，垂直向下移动，而连杆的另一端则随曲轴做圆周运动，所以连杆倾斜于活塞移动方向，形成连杆夹角，这样连杆传给曲轴的力就有了损耗。分析表明，这一夹角损耗是以余弦的方式出现的，并附在线（1）的下方，我们称它为“余弦”损耗。这一损耗的大小，决定于曲柄长度和连杆长度。反映在图形上则是线（2）占去了线（1）以下的一些面积。曲线（3）是曲轴实际接收到连杆传来的压力后，在旋转过程中所能输出的扭力曲线。图6（一）与图6（二）两图是对应着的，不难看出，图6（二）是一个正弦曲线，所以我们也可称曲轴的这一损耗为正弦损耗。这个正弦损耗是较大的，占去了线（1）以下，从0°～180°之间的两个近似三角形的面积，实际有效功率是正弦形所含面积，此正弦所含面积占（1）线以下，从0°～180°方形面积内的0.635倍。（即： (π)/2 ）如果再减去连杆的余弦损耗，曲轴输出的有效扭力也只有活塞受力的0.6倍左右了。因此可以认为：一切由移动变成转动的机械，都存在着“正弦”损耗和“余弦”损耗。以上的分析还没包括活塞往返时（含连杆往返时）的惯性损耗。总的来说，活塞机的效率不算是高的。