[发明专利]高效旋转式流体发动机

说明书

本发明一般涉及外部燃烧发动机，特别涉及一种旋转式流体压力发动机，该机仅有三个运动部件，这些运动部件通过受压工作流体使其正常运转。

涉及通过压缩空气，蒸汽或其他工作流体使旋转式外部燃烧发动机运转的现有技术一般有两种型式。一种型式采取在环形腔中回转的多种形状的活塞，用各种机械手段将环形腔分成隔室。而用其他机械手段把加压的流体注入不同隔室。这种型式的先有技术的特点都是通过操作杆、齿轮、回转盘、弹簧、凸动阀、阀门、辊子、螺栓、滑轮以及各种其他机械方法与装置，在动力循环期间使带压的流体对工作面施加压力。

第二种型式先有技术的旋转式外部燃烧发动机在具有一个往复式定子的环形腔中采用一个或多个偏心转子，利用不同的机械部件比如棒、曲柄、螺杆或螺旋齿轮将工作流体引入转子与定子之间的腔中。排气口被定位在环形腔内偏心转子与该环形腔接触点的前方。

针对上述型式的旋转式外部燃烧发动机，先有技术的典型例子可从下列美国专利找到：USP.605，564;614，107;669，447;723，242;777，417;1，158，325;1，293，459和3，739，754。

本发明的主要目的是提供一种高效的旋转式流体压力外部燃烧发动机，此发动机基本上不发生故障，并具有最少量的运动部件，其中运动部件的运动是通过工作流体而不是由机械机构进行的。

本发明的另一目的是提供一种改进的旋转密封件，以防止工作流体从机壳中泄漏。

本发明所针对的一种新颖外部燃烧旋转发动机具有一对相邻的垂直定位的腔室，每一环形腔室容纳一个活塞组件，活塞组件包括两个活塞。每个活塞组件的两个活塞被隔开180度可旋转地设置。顶板、底板、侧板和端板包围住腔室。环形腔室之间的底部开口设有一个排放耗费的工作流体的排放口以便收集在一个中心贮（液）槽内重复使用。当各腔室中的活塞处在阀开启位置时，一对梭动阀在加压工作流体的作用下在腔室之间平移。两个梭动阀在同一平移方向上同时动作。

活塞组件由一根中心轴支承，该轴的一端接有动力输出接头。轴的一部分是空心的以提供一条压力工作流体源与腔室间的联系通路。

在与腔室的中心环面相对的部位，一个沟槽从轴的空心部分延伸到每个活塞外表面。腔室的中心环面有多个液槽，各邻近的液槽在活塞移动方向上具有倾斜区。围绕腔室内壁面相隔180度设置的与环形腔相对的各液槽按一定尺寸制作，即直接相对的液槽长度不同，以便当轴的空心部分中有受压工作流体时，此工作流体总能作用在每组件的至少一个活塞上。

邻近排放口的每个活塞表面从工作面向沿此形成凸面的前缘倾斜。在工作流体终止于轴的空心部分的情况下，此凸面与梭动阀一个外表面接合，此梭动阀外表面是该阀平移离开活塞进入相对腔室的一个外表面，应该理解，当工作流体在轴的空心部中时活塞与阀之间没有机械接触。

轴的空心部分与活塞外表面之间的通道终止于活塞外表面的一个出口处，其位置处于接近活塞的工作面并邻近环形腔的中心液槽。一个对置的第二通道从各腔室中心部延伸到可平移阀的一侧。当活塞中的开口从由轴的空心部导向的通道进入腔室中心部中的第二通道时，工作液体被引进梭动阀的一侧，而且当相对腔中的活塞转过一个阀的抵触位置时则梭动阀平移进入该相对腔室。在由相对的定子堵住的通道中通过流体压力将阀保持在其最后的平移位置。在启动阀的正常操作时无机械上的连接。

这种梭动阀从环腔到环腔的平动，在各活塞组件每旋转180度便重复一次。

一个排放口位于各腔室的内侧壁中，并且通进一根排放导管。各腔的排放口具有与倾斜的活塞表面呈对置的邻接关系。在排放室的通气孔间固定着一张竖直定位的薄板，最好是多孔的或屏网材料。多孔材料使液态的废工作流体冷凝并且通过重力流向机壳底部，通过机壳内的开口流到一个隔热的收集池以重复使用。

排放导管的被加热管壁和隔热收集池稍加设置热保护层，从而在工作流体为泵汽和由废蒸汽产生的凝结物保持高温时，使得仅需最少的能量就可将凝结物转变回蒸汽。其他在绝热领域中众所周知的保温材料可以加设以提高本发明发动机的效率。

本发明比现有蒸汽发动机更有效，理由有三条：第一，每个循环期中喷入各转子的少量蒸汽在其被排放掉之前，消耗在包围转子的腔室中的能量比在现有的设计中的比例高。第二，该机完全被隔热，这样，向下流到中心排放管的热凝结物便被收集到一个隔热池中，再以小的热损失泵送回热源，这一结果形成更有效的发动机，因为一个发动机的效率主要取决于热的利用与热的损失之比。第三，用少量运动部件和小而轻的往复梭动阀代替大而（苯）重的往复活塞，从而减小了所要克服的内摩擦和转动惯量。