專利名稱：雙子星旋轉式發動機的制作方法
此發明為一種旋轉式發動機，其結構特點是整個裝置產生動力的主要部件由轉子和定子兩部分組成，其它輔助裝置起到密封和運轉協調作用；以下為幾種典型結構一.結構1
圖1為整個裝置的軸向剖視圖，反映轉子和定子的安裝位置及其運轉協調裝置；以圖1為基本視圖，其軸向A-A位置的左視圖為圖2，反映轉子和定子的形狀與結構；圖3為圖1軸向B-B位置的左視圖，反映進氣孔與排氣孔的位置；圖4為圖1軸向C-C位置的左視圖，反映轉子與定子的轉動協調裝置；圖5為圖1軸向D-D位置左視圖，反映轉子左側的密封結構；圖6為圖1軸向E-E位置的左視圖，反映轉子右側密封結構。
如圖2，其定子(2)安裝時固定于桶狀外殼(5)內，該定子內側周向等距分布三個凸起的齒狀體(2-1、2-2、2-3)；其轉子由行星輪(1)與轉動模塊(8)組成，行星輪(1)上周向等距分布兩個凹槽(1-1、1-2)，該行星輪(1)通過自轉軸(6)與轉動模塊(8)構成一雙子星結構；自轉軸(6)穿過轉動模塊(8)兩側的密封側板(12、13)；當轉動模塊(8)繞轉子軸(9)按逆時針方向旋轉時，(見圖2)，行星輪(1)隨同整個轉子繞轉軸(9)按逆時針方向旋轉的同時繞自轉軸(6)按順時針方向旋轉。
在圖2所示位置時，由行星輪(1)、定子(2)及轉動模塊(8)和兩側密封裝置構成的空間可為進入其中的高壓氣體提供一做功的膨脹空間(3)，而在轉子與定子嚙合點的左側為壓縮空間(4)，可將廢氣排出。
轉子與定子同步運轉的協調裝置由行星齒輪(16)和固定齒輪(17)組成，(見圖4)；與行星輪(1)固連的自轉軸(6)同時與行星齒輪(16)固連，這樣可保持轉子與定子的同步運轉。
為了避免轉子與定子在嚙合點(10)處的相對運動而產生阻力，可將行星輪(1)和定子(2)的大部分圓周尺寸取值分別與行星齒輪(16)和固定齒輪(17)的分度圓相同；為了保證膨脹空間(3)有足夠的體積，定子(2)上的凸起齒狀體的模數可以大于運轉協調齒輪(16、17)的模數，且該齒的齒根高應與齒頂高相同。
定子(2)上三個齒狀凸起將內部空間分為三段，見圖3，每一段側壁上皆有一個高壓氣體的進口(20、22、24)和出口(21、23、25)；高壓氣體可依次通過進氣口(20、22、24)進入三個內部空間。
如圖5、圖6，轉動模塊(8)兩側的密封裝置由左右密封側板(13、12)及左右密封圈(15、14)組成；安裝時密封圈(15、14)可固定于定子(2)內側，并保持密封圈(15、14)分別與密封側板(13、12)有嚴密的接觸及良好的潤滑；另外由于密封側板(13、12)與轉動模塊(8)為一體結構，(見圖1)，如此可以達到密封要求。
各部件數字注解如下1.行星輪，2.定子，3.膨脹空間，4.壓縮空間，5.桶狀外殼，6.行星輪自轉軸，7.桶狀外殼左側邊裙，8.轉動模塊，9.轉子轉軸，10.行星輪與定子嚙合點，11.端蓋固定螺栓，12.轉動模塊右側密封側板，13.轉動模塊左側密封側板，14.轉子右側密封圈，15.轉子左側密封圈，16.運轉協調行星齒輪，17.運轉協調固定齒輪，18.裝置左側端蓋，19.裝置右側端蓋，20.定子側壁上徑向進氣孔，21.定子側壁上徑向排氣孔，22.定子側壁上徑向進氣孔，23.定子側壁上徑向排氣孔，24.定子側壁上徑向進氣孔，25.定子側壁上徑向排氣孔。
如數據取值為轉子和定子同步運轉協調齒輪(16、17)的模數m＝12，齒數分別為z1＝2(0，z2＝30；則兩齒輪分度圓直徑分別為d16＝240mm、d17＝360mm，齒高為h2＝27mm，單齒厚為s＝18.8mm；取行星輪(1)和定子(2)的基本圓直徑分別為d1＝240mm、d2＝360mm，取定子上齒高h1＝27mm，周向齒厚s＝56.6mm；為了保證定子齒與行星輪嚙合時運轉的平穩，則行星輪(1)上凹槽的兩受壓面仍需具有漸開線形狀；取定子及轉子的軸向有效尺寸為90mm，如果維持的膨脹空間(3)壓強為6atm，則理論上可產生的最大旋轉力矩約為260N.m。這里當轉子繞轉軸(9)按逆時針方向轉過360°時，行星輪(1)繞自轉軸(6)按順時針方向轉過180°。
為了比較各種具體結構的優缺點，可將定子上的凸齒用凹槽替換，而行星輪上的凹槽用凸齒替換，如此工作空間的密封更容易實現，但這時設備所能提供空間不能得到充分利用，見以下結構二.結構2圖7為整個裝置的軸向剖視圖，反映轉子和定子的安裝位置及其運轉協調裝置；以圖8為基本視圖，其軸向A-A位置的左視圖為8，反映轉子和定子的形狀與結構；圖9為圖7軸向B-B位置的左視圖，反映進氣孔與排氣孔的位置；圖10為圖7軸向C-C位置的左視圖，反映轉子與定子的轉動協調裝置；圖11為圖7軸向D-D位置左視圖，反映轉子左側的密封結構；圖12為圖7軸向E-E位置的左視圖，反映裝置右側端蓋結構。
如8，其定子(2)安裝時固定于桶狀外殼(5)內，該定子內側周向等距分布三個凹槽(2-1、2-2、2-3)；其轉子由行星輪(1)與轉動模塊(8)組成，行星輪(1)上周向等距分布兩個凸齒(1-1、1-2)，該行星輪(1)通過自轉軸(6)與轉動模塊(8)構成一雙子星結構；自轉軸(6)穿過轉動模塊(8)兩側的密封側板(12、13)；當轉動模塊(8)繞轉子軸(9)按逆時針方向旋轉時，(見圖8)，行星輪(1)隨同整個轉子繞轉軸(9)按逆時針方向旋轉的同時繞自轉軸(6)按順時針方向旋轉。
在8所示位置時，由行星輪(1)、定子(2)及轉動模塊(8)和兩側密封裝置構成的空間可為進入其中的高壓氣體提供一做功的膨脹空間(3)，而在轉子與定子嚙合點的左側為壓縮空間(4)，可將廢氣排出。轉子與定子同步運轉的協調裝置由行星齒輪(16)和固定齒輪(17)組成；與行星輪(1)固連的自轉軸(6)同時與行星齒輪(16)固連，(見圖7)；其定位裝置為定位銷(14、15)，這樣可保持轉子與定子的同步運轉。
為了避免轉子與定子在嚙合點(10)處的相對運動而產生阻力，可將行星輪(1)和定子(2)的大部分圓周尺寸取值分別與行星齒輪(16)和固定齒輪(17)的分度圓相同；為了保證膨脹空間(3)有足夠的體積，定子(2)上的凸起齒狀體的模數可以大于運轉協調齒輪(16、17)的模數，且該齒的齒根高應與齒頂高相同。
定子(2)上三個凹槽將內部空間分為三段，見圖9，每一段側壁上皆有一個高壓氣體的進口(20、22、24)和出口(21、23、25)；高壓氣體可依次通過進氣口(20、22、24)進入內部空間。
如圖7，轉動模塊(8)兩側的密封裝置由左右密封側板(13、12)組成；安裝時保持左右密封側板(13、12)的周邊與定子(2)的內壁能有嚴密的接觸及良好的潤滑(見圖11)；另外由于密封側板(13、12)與轉動模塊(8)為一體結構，(見圖7)，如此可以達到密封要求。
各部件數字注解如下1.行星輪，2.定子，3.膨脹空間，4.壓縮空間，5.桶狀外殼，6.行星輪自轉軸，7.桶狀外殼左側邊裙，8.轉動模塊，9.轉子轉軸，10.行星輪與定子嚙合點，11.端蓋固定螺栓，12.轉動模塊右側密封側板，13.轉動模塊左側密封側板，14.行星輪定位銷，15.運轉協調行星齒輪定位銷，16.運轉協調行星齒輪，17.運轉協調固定齒輪，18.裝置左側端蓋，19.裝置右側端蓋，20.定子側壁上徑向進氣孔，21.定子側壁上徑向排氣孔，22.定子側壁上徑向進氣孔，23.定子側壁上徑向排氣孔，24.定子側壁上徑向進氣孔，25.定子側壁上徑向排氣孔。
如數據取值為轉子和定子的同步運轉協調齒輪(16、17)的模數m＝12，齒數分別為z1＝20，z2＝30；則兩齒輪分度圓直徑分別為d16＝240mm、d17＝360mm，齒高為h2＝27mm，單齒厚為s＝18.8mm；取行星輪(1)和定子(2)的基本圓直徑分別為d1＝240mm、d2＝360mm，取行星輪上齒高h1＝27mm，周向齒厚s＝56.6mm；為了保證定子凹槽與行星輪齒狀凸起嚙合時運轉的平穩，則行星輪(1)上凸齒的兩受壓面仍需具有漸開線形狀；取定子及轉子的軸向有效尺寸為90mm，如果維持的膨脹空間(3)壓強為6atm，則理論上可產生的最大旋轉力矩約為260N.m，而且其輸出功率在齒輪邊緣周向旋轉速度遠小于聲速的條件下將隨著轉速的增加而增加。
這里當轉子繞轉軸(9)按逆時針方向轉過360°，行星輪(1)繞自轉軸(6)按順時針方向轉過180°。
為了使氣體的有良好的流通性，則設備內部的齒數必須較少，其最簡單的結構如下四.結構3圖13為整個裝置的軸向剖視圖，反映轉子和定子的安裝位置及其運轉協調裝置；以圖13為基本視圖，其軸向A-A位置的左視圖為圖14，反映轉子和定子的形狀與結構；圖15為圖13軸向B-B位置的左視圖，反映進氣孔與排氣孔的位置；圖16為圖13軸向C-C位置的左視圖，反映轉子與定子的轉動協調裝置；圖17為圖13軸向D-D位置左視圖，反映轉子左側的密封結構；圖18為圖13軸向E-E位置的左視圖，反映裝置右側端蓋結構。
如圖14，其定子(2)安裝時固定于桶狀外殼(5)內，該定子內側周向等距分布兩個凸起的齒狀體(2-1、2-2)；其轉子由行星輪(1)與轉動模塊(8)組成，行星輪(1)上周邊有一個凹槽(1-1)，該行星輪(1)通過自轉軸(6)與轉動模塊(8)構成一雙子星結構；自轉軸(6)穿過轉動模塊(8)兩側的密封側板(12、7)；當轉動模塊(8)繞轉子軸(9)按逆時針方向旋轉時，行星輪(1)隨同整個轉子繞轉軸(9)按逆時針方向旋轉的同時繞自轉軸(6)按順時針方向旋轉。
在圖14所示位置時，由行星輪(1)、定子(2)及轉動模塊(8)和兩側密封裝置構成的空間可為進入其中的高壓氣體提供一做功的膨脹空間(3)，而在轉子與定子嚙合點的左側為壓縮空間(4)，可將廢氣排出。
轉子與定子同步運轉的協調裝置由行星齒輪(16)和固定齒輪(17)組成，(見圖13)；與行星輪(1)固連的自轉軸(6)同時與行星齒輪(16)固連，這樣可保持轉子與定子的同步運轉。轉子軸(9)穿過裝置兩端端蓋(18、19)，將能量輸出，見圖18及圖13。
為了避免轉子與定子在嚙合點(10)處的相對運動而產生阻力，可將行星輪(1)和定子(2)的大部分圓周尺寸取值分別與行星齒輪(16)和固定齒輪(17)的分度圓相同；為了保證膨脹空間(3)有足夠的體積，定子(2)上凸起的齒狀體的模數可以大于運轉協調齒輪(16、17)的模數，且該定子齒的齒根高應與齒頂高相同。
定子(2)上兩個齒狀凸起將內部空間分為兩段，見圖15，每一段側壁上皆有一個高壓氣體的進口(20、22)和出口(21、23)；高壓氣體可依次通過進氣口(20、22)進入兩個內部空間當將此裝置用于內燃機時，這兩個空間可分別作為混合燃料氣的壓縮空間和燃氣的膨脹空間。
如圖13、圖17，轉動模塊(8)兩側的密封裝置由左右密封側板(13、12)及左右密封圈(15、14)組成；安裝時密封圈(15、14)可固定于定子(2)內側，并保持密封圈(15、14)內側分別與密封側板(13、12)有嚴密的接觸及良好的潤滑；另外由于密封側板(13、12)與轉動模塊(8)為一體結構，(見圖13)，如此可以達到密封要求。
各部件數字注解如下1.行星輪，2.定子，3.膨脹空間，4.壓縮空間，5.桶狀外殼，6.行星輪自轉軸，7.桶狀外殼左側邊裙，8.轉動模塊，9.轉子轉軸，10.行星輪與定子嚙合點，11.端蓋固定螺栓，12.轉動模塊右側密封側板，13.轉動模塊左側密封側板，14.轉子右側密封圈，15.轉子左側密封圈，16.運轉協調行星齒輪，17.運轉協調固定齒輪，18.裝置左側端蓋，19.裝置右側端蓋，20.定子側壁上徑向進氣孔，21.定子側壁上徑向排氣孔，22.定子側壁上徑向進氣孔，23.定子側壁上徑向排氣孔，24.行星輪自轉軸軸套。
如數據取值為轉子和定子同步運轉協調齒輪(16、17)的模數m＝12，齒數分別為z1＝15，z2＝30；則兩齒輪分度圓直徑分別為d16＝180mm，d17＝360mm，齒高為h2＝27mm，單齒厚為s＝18.8mm；取行星輪(1)和定子(2)的基本圓直徑分別為d1＝180mm、d2＝360mm，取定子上齒高h1＝27mm，周向齒厚s＝56.6mm；為了保證定子齒與行星輪嚙合時運轉的平穩，則星星輪(1)上凹槽的兩受壓面仍需具有漸開線形狀；這時當轉子繞轉軸(9)按逆時針方向轉過360°，行星輪(1)繞自轉軸(6)按順時針方向轉過360°。
取定子及轉子的軸向有效尺寸為90mm，如果維持的膨脹空間(3)壓強為6atm，則理論上可產生的最大旋轉力矩約為260N.m，而且其輸出功率在齒輪邊緣周向旋轉速度遠小于聲速的條件下將隨著轉速的增加而增加。
以上幾種結構可用于汽輪機、水輪機、燃氣輪機、蒸汽機、內燃機的動力部分，也可將其用于高壓流體泵。
權利要求
該發明為一種旋轉式發動機，可用于汽輪機、水輪機、燃氣輪機、蒸汽機、內燃機的動力部分，也可將其用于高壓流體泵。其結構特征為產生旋轉力矩(即動力)的主體部分由轉子和定子組成，在桶狀定子的內側壁上分布有若干個平行于中心軸的徑向齒狀凸起結構或凹槽，其轉子由行星輪和轉動模塊構成一類似雙子星的結構，行星輪上分布有與定子匹配的凹槽或齒狀凸起結構；當轉子在定子內部按逆時針方向繞中心軸旋轉時，行星輪在隨同轉子按逆時針方向旋轉的同時繞自轉軸按順時針方向旋轉；在轉子旋轉過程中，其內部形成一膨脹空間和一壓縮空間并分別處于行星輪與定子嚙合點(或接觸點)的兩側。轉子和定子的同步運轉由另一對標準內嚙合齒輪協調。
全文摘要
該裝置為一種旋轉式發動機，可用于汽輪機、水輪機、燃氣輪機、蒸汽機、內燃機的動力部分，也可將其用于高壓流體泵。其結構特點為產生旋轉力矩(即動力)的主體部分由轉子和定子組成，當轉子在定子內部按逆時針方向繞中心軸旋轉時，行星輪在隨同轉子按逆時針方向旋轉的同時繞自轉軸按順時針方向旋轉；在轉子旋轉動過程中，其內部形成一膨脹空間和一壓縮空間。由于側密封裝置可與轉子設計成一體結構，故能保持工作空間有良好密封性能。由于該裝置能夠提供較大的膨脹空間，故而可以預見能夠提高發動機機的工作效率，且可以實現用較小的設備體積輸出較大的功率。其具體結構可有較多的變化、選擇余地充裕，利用現有的技術條件很容易實現。
文檔編號F04C2/077GK1611746SQ20031010394
公開日2005年5月4日 申請日期2003年11月2日 優先權日2003年11月2日
發明者宋一瑛 申請人:宋一瑛