[發明專利]共軛雙腔梭板轉子發動機

在審

• 申請號: 202010510187.5
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111561390A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 王建偉
• 申請（專利權）人: 王建偉
• 主分類號: F02B55/02
• 分類號: F02B55/02;F02B55/08;F02B53/04;F02B53/12;F02B53/10
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一種共軛雙腔梭板轉子發動機，主要由定子、轉子、梭板三大部件組成。其中定子由定子筒體和兩個端蓋組成，轉子由圓柱軸和一個直徑較大長度較短的同軸圓柱體組成，在轉子上開了兩個與軸心對稱的梭板槽；梭板由兩片同形同質的類似長方形板子組成，安裝在上述定子的梭板槽內。兩個端蓋呈鏡像對稱結構。在一個定子筒體內表面、兩個定子端蓋安裝好后互為共軛的兩個內表面和一個定子的兩個側面以及轉子軸表面形成了在定子兩邊的兩個共軛腔體。定子端蓋的一個徑向和軸向方向上設計制作了一個進氣點火腔體，定子端蓋的另一邊設計制作一個流體排出腔體，火花塞點燃噴入進氣腔體的混合氣體，爆燃氣體推動梭板進而推動轉子進而帶動轉子軸轉動輸出動能。

技術領域

本發明涉及一種燃氣發動機(內燃機)以及流體發動機(類似于水輪機)。具體是一種通過共軛雙腔、轉子及其轉子上安裝梭板(或梭擺)來實現燃氣爆燃轉化為轉子動能輸出或者水勢能(或者其它壓力流體)轉化為動能輸出的空間結構裝置。

技術背景

傳統發動機采用氣缸活塞加曲軸連桿方式傳動，由于活塞壓縮到氣缸底部，火花塞點火爆炸做功時，活塞連桿和曲軸幾乎在一條直線上，用力學原理分析此時的爆燃對活塞產生的推力能做有用功的效能幾乎為零，它只能依靠曲軸和慣性飛輪的慣性傳遞到活塞連桿和曲軸產生的角度才能做少量的有用功，并且隨著角度的增大，當活塞連桿和曲軸之間的夾角為直角時，氣缸內油氣混合氣體被火花塞點燃時爆燃產生的動能才能完全作用于發動機動力輸出，產生有用功極值，但從力學角度分析還是有一個沿連桿傳出動力的反方向作用力作用在活塞上，使活塞有一個徑向反作用力施加在與其配合的氣缸壁上，增大活塞與氣缸之間的摩擦力而消耗一部分能量，何況氣缸活塞連桿曲軸發動機無法做到使活塞的連桿和曲軸永遠成直角狀態做功，當然就無法使氣缸內油氣爆炸產生的能量完全作用發動機輸出而產生有用功，致使較大的能量被活塞、連桿和曲軸之間的撞擊和摩擦消耗掉了。使目前全世界主流的傳統氣缸活塞式發動機熱效率在30-38％，最高的燃油利用率(熱效率)也才僅僅達到41％。再有就是正因為傳統活塞連桿和曲軸之間角度的不斷變化，導致傳遞能量效能太低，迫不得已只能增加活塞動能把活塞做的很大，同時加入慣性飛輪導致尺寸、重量大大增加進而使整機變得笨重不堪。

長期以來，減少發動機尺寸、零部件數量、增加發動機運行可靠性、提高發動機熱效能、降低生產成本和使用成本，是發動機工程師們孜孜以求的目標和追求。雖然在上述目標中取得了一定進步，但由于傳統發動機本身先天原理、結構條件所限，氣缸活塞連桿曲軸各個部件缺一不可，不可能取得任何革命性進步。倒是汪克爾轉子發動機(三角轉子發動機)的出現，打破了傳統燃氣發動機許多年來的壟斷地位，其優勢方面，與四沖程活塞式發動機相比，轉子發動機的運動零件要少得多。雙轉子發動機主要有三個運動零件：兩個轉子和一個輸出軸。即使最簡單的四缸活塞式發動機也至少有40個運動零件，包括活塞、連桿、凸輪軸、氣門、氣門彈簧、搖臂、正時皮帶、正時齒輪和曲軸等等。運動零件的減少意味著轉子發動機的可靠性更高。這就是為什么某些飛機制造商(包括空中客車在內)傾向于使用轉子發動機而非活塞式發動機的原因。但它也有許多缺陷：制作成本高、潤滑困難、維修成本維修難度都很高，使用壽命低、燃燒不充分導致污染較大等等。

而水輪機則是以混流式(弗朗西斯水輪機)為主導，水能轉化率最高可達95％。雖然已經很成熟了，但如果能夠更進一步把效率提升到96％以上，對整個社會進步也是一個巨大貢獻。

發明內容

本發明的目的在于徹底摒棄傳統氣缸活塞連桿曲軸發動機(以下簡稱傳統發動機)動力產生傳遞方式和水輪機動力產生傳遞方式，用本發明的共軛雙腔梭板轉子內燃發動機和共軛雙腔梭板轉子流體發動機(以下合二為一簡稱共軛雙腔梭板轉子發動機，或簡稱本發動機)取代它們，由于本發明的發動機或水轉機主要是由定子、轉子、梭板三大組件組成，因此發動機的零部件數量、體積和重量比傳統發動機少了五分之四以上，正因結構部件極少，整機可靠性和壽命就有極大提高，生產成本更是會大大降低。也就是可以大幅提高發動機燃油熱效率和水力發電水勢能利用率，達到用及少量的零部件、極低的空間占用率和生產使用成本來達成本發明的目的。

為實現上述目的，本發明技術方案如下：