[实用新型]一种活塞往复式旋转发动机

说明书

本实用新型涉及一种由活塞往复运动通过单向离合器变成轴转动的发动机、液压马达和气动马达。

目前最常见的发动机，其活塞的往复运动是通过连杆——曲柄机构变成轴的转动的。这种发动机需要曲轴，而曲轴的制造过程是非常复杂的。为了在活塞发动机上取消曲轴，苏联发明1038478号“旋转发动机”提出了由气缸往复运动通过两个结合方向相反的单向离合器变成轴转动的技术方案。图1是苏联发明1038478号“旋转发动机”沿缸体纵向的剖面图，下面结合图1说明该旋转发动机的工作情况。该发动机有上下两个燃烧室，由气缸5，空心活塞4及上下缸盖2之间的空间构成。活塞固定不动，燃气在两燃烧室轮流燃烧推动气缸作往复运动。轴3穿过活塞，单向离合器6和8与轴的结合方向相反。它们并列安装于轴上，位于活塞的空腔中。气缸壁上开有十字形切口，两个单向离合器的颊板通过切口，固定于颊板上的销子7置于十字形切口的横向切口中。当气缸如图所示向上运动时，缸壁推动销子7，使两个单向离合器同时向上作摆动。此时单向离合器6的滚柱卡住轴（即与轴处于结合状态），将转矩传递给轴，使轴沿逆时针方向转动。由于两单相离合器结合方向相反，此时单向离合器8与轴处于自由滑动状态，当气缸向下运动时，两个单向离合器同时向下摆动，此时单向离合器8进入结合状态，将转矩传递给轴，而单向离合器6与轴处于自由滑动状态，很明显，此时轴仍沿逆时针方向转动。这样，随着气缸的往复运动，轴将不停地沿同一方向转动。该发明用极巧妙的方法在活塞发动机上取消了曲轴，且结构特别简单，若工作介质分别应用过热蒸气、压力油和压缩空气，这种发动机完全可制成由缸体往复运动变成轴转动的蒸气机、液压马达和气动马达。

但是，这种“旋转发动机”存在以下几个方面的问题：

1.由于是气缸作往复运动，气缸之外需要设置导向套1，这样气缸运动时同时会与活塞和导向套发生摩擦，从而降低效率。

2.气缸上的进、排气孔处于运动状态，配气将比较困难。

3.由于燃气作用于气缸的合力通过气缸中心线，而销子7作用于气缸上的力，其作用线通过气缸壁。这两个力虽然大小相等、方向相反，但作用线不在一条直线上，从而在气缸上产生一个附加力偶。这个力偶只能由导向套对气缸作用一对大小相等、方向相反且作用线不在一条直线上的径向力来平衡，从而加剧了摩损并进一步降低效率。

本实用新型的目的是提供一种与前述“旋转发动机”原理和结构近似并经过改进而成的活塞往复式旋转发动机，它不但比前述“旋转发动机”的结构更为简单，且能大大减轻运动时的摩擦，提高效率和使用寿命。

本实用新型是这样实现的：轴垂直穿过缸体和活塞，活塞作往复运动，而缸体固定不动。故不需要在缸体外再设置导向套。两个结合方向相反的单向离合器并列装在轴上，并位于活塞空腔中。单向离合器的颊板上固定着销子，活塞壁上开有十字形切口，颊板通过该切口，销子位于横切口中。在活塞和缸体间形成的上下两个工作腔中交替通入工作流体。推动活塞作往复运动时，该装置的轴与前述“旋转发动机”的轴一样，沿着同一方向转动。该装置仍会在活塞上产生一个附加力偶，为平衡这个力偶，可在活塞上下两端面附近的外壁上或缸壁上开切口，切口应开在轴线的两侧。在切口中同时通入与推动活塞相同的流体。这时流体将对活塞产生一个力偶，只要切口位置和面积选择适当，这一力偶与附加力偶相平衡是很容易做到的。

此外，当工作流体压力较高时，单向离合器等零件尺寸相对来说要做得大些，活塞的空腔就显得太小而无法容纳下单向离合器，这时就需将活塞中部直径适当加大，活塞就演变成中间大，两端小的形状。

由于本实用新型的缸体固定不动，且缸体外面没有导向套，因此结构特别简单，向工作腔配流特别方便，且摩擦较小，在活塞上下部位开有起平衡作用的切口，因此活塞上的合力偶可接近于零，进一步降低了摩擦。可大大提高该发动机的效率和使用寿命。由于单向离合器是单向元件，因此自锁性特别好，若用于需要制动的工况下，完全可以取消刹车装置。

应用本实用新型制成内燃机时起动将有一定的困难，因此更适用制成蒸气机。若在缸内分别通入压力液体和压缩空气，还可制成液压马达和气动马达。

本实用新型的具体结构由以下实施例及附图2给出。

图2是根据本实用新型提出的“一种活塞往复式旋转发动机”沿缸体纵向的剖面图。

下面结合附图2说明依据本实用新型提出的发动机的具体结构和工作情况。