旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃的制造方法
【專利摘要】一種沃克爾式旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機包括具有雙弧外旋輪線的內(nèi)周表面的殼體，可軸頸支撐在端殼中的軸，和偏心地安裝在所述軸上且被驅(qū)動以所述軸的三分之一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子，工作腔形成在所述轉(zhuǎn)子的側(cè)邊和殼體之間且其容積隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而改變。轉(zhuǎn)子由完全封閉的回路系統(tǒng)冷卻，該系統(tǒng)內(nèi)增壓氣體通過直接安裝到主偏心軸上的離心風(fēng)機循環(huán)，循環(huán)氣體經(jīng)過集成到轉(zhuǎn)子殼體的冷卻區(qū)域的換熱器，除了具有單一高壓軸密封組件的驅(qū)動軸從系統(tǒng)伸出外，所有的組件被封閉在增壓系統(tǒng)內(nèi)。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機，特別是涉及，但不限于，一種通常所說的沃克爾發(fā)動機(Wankel engine)。
【背景技術(shù)】
[0002]在沃克爾發(fā)動機中，旋轉(zhuǎn)活塞(所謂的轉(zhuǎn)子，且下文稱為轉(zhuǎn)子)在由殼體或所謂轉(zhuǎn)子殼體與端殼或所謂端板結(jié)合形成的空腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的外周緣以及空腔的內(nèi)壁的形狀使得形成在轉(zhuǎn)子的外周緣和空腔的內(nèi)壁之間的工作腔在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時容積發(fā)生改變，空腔設(shè)有進氣口和排氣口。在這類所熟知的內(nèi)燃機中，所謂的空腔包括具有雙弧外旋輪線形缸膛的靜止轉(zhuǎn)子殼體和大體為三角形但具有凸的弧形側(cè)邊的轉(zhuǎn)子，保持與轉(zhuǎn)子殼體的缸膛的周壁密封接觸的在轉(zhuǎn)子頂端的密封或所謂的頂端密封，和保持與兩個軸向間隔開的端板和以行星方式在空腔內(nèi)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子密封接觸的在轉(zhuǎn)子的側(cè)邊的密封或所謂的側(cè)密封。
[0003]這類內(nèi)燃機轉(zhuǎn)子的可選擇的冷卻方法以及每種系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點在專利申請?zhí)枮門O2009/101385的文獻中有描述。
[0004]上述W02009/101385文獻描述了一種轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)，以下稱之為SPRACS (自增壓轉(zhuǎn)子空氣冷卻系統(tǒng))，通過經(jīng)側(cè)密封從工作腔進入到轉(zhuǎn)子內(nèi)部且通過泵在一個完整的封閉循環(huán)內(nèi)再循環(huán)的自增壓竄漏空氣或氣體的介質(zhì)來冷卻轉(zhuǎn)子，通過轉(zhuǎn)子的介質(zhì)帶走了轉(zhuǎn)子的熱量，經(jīng)管道和經(jīng)換熱器散熱。
[0005]對該系統(tǒng)的實際測試證明了該系統(tǒng)能夠如所述的快速且自動增壓，當內(nèi)燃機以高功率運行時，靜壓力具有在4-6巴絕對壓力(bar absolute)范圍內(nèi)的典型值,這是對轉(zhuǎn)子進行最大化冷卻所需要的。結(jié)果密度極大地增加的循環(huán)氣體對轉(zhuǎn)子的散熱效果比采用具有環(huán)境壓力的空氣或氣體冷卻轉(zhuǎn)子的任何在先系統(tǒng)更有效率。這是從轉(zhuǎn)子到冷卻氣體、從冷卻氣體到換熱器的傳熱系數(shù)的理論值的必然結(jié)果，在給定的溫差和典型地與氣體密度功率0.8相關(guān)的氣體流速的前提下。
[0006]足夠的冷卻能力仍然存在于該系統(tǒng)內(nèi)，即使增壓的氣體的平均溫度遠高于在先系統(tǒng)內(nèi)使用的未增壓轉(zhuǎn)子冷卻空氣的溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，我提供一種如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機。記載在本發(fā)明實施例中的其他特征和/或本發(fā)明的其他方面則在下面的說明書和后續(xù)的權(quán)利要求中描述。
[0008]因為用于散熱的換熱器較小，系統(tǒng)可以恰當?shù)乩鋮s轉(zhuǎn)子，但使用高溫循環(huán)介質(zhì)，且系統(tǒng)仍能夠有效地冷卻，即使介質(zhì)或散熱表面的溫度非常高。使用SPRACS，換熱器結(jié)構(gòu)緊湊，因此能夠集成在主內(nèi)燃機殼體上，無需使用外部換熱器和至今還在使用的連接到組件的外部管路，因此，進一步降低了體積、質(zhì)量和成本。
[0009]通過高密度氣體實現(xiàn)的更有效率的冷卻也允許以較低速度經(jīng)過轉(zhuǎn)子和換熱器循環(huán)介質(zhì)的泵來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的足夠冷卻，并且該較低速度導(dǎo)致較少流動壓力損失，因此泵輸出的循環(huán)壓力也較低。泵的優(yōu)選類型是離心風(fēng)機，因此該種風(fēng)機的葉輪相比已知的葉輪，不是具有較小的直徑就是以較低角速度轉(zhuǎn)動。
[0010]為了產(chǎn)生必須的循環(huán)壓力，在先的系統(tǒng)使用較小直徑的且以高轉(zhuǎn)速(幾倍于內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速)驅(qū)動的葉輪，這種速度的提升是通過皮帶驅(qū)動達到的。
[0011]在冷卻轉(zhuǎn)子上，高密度氣體的效力允許使用具有相對小的直徑(通常直徑小于主內(nèi)燃機殼體)的風(fēng)機葉輪，因此，有助于達到緊湊封裝；葉輪以內(nèi)燃機的速度轉(zhuǎn)動，因此無需速度提升裝置，并且削減了這種裝置的成本和體積，消除了這種裝置的機械效率損失和扭轉(zhuǎn)振動的問題。
[0012]采用涉及具有幾個巴壓力的氣體的自增壓系統(tǒng)的一個缺點是，每一個被要求穿過內(nèi)燃機殼體的驅(qū)動軸必須使用高質(zhì)量的轉(zhuǎn)軸密封，該密封需要在內(nèi)燃機工作期間能夠防止任何嚴重的氣體泄漏，而且在內(nèi)燃機的使用壽命內(nèi)能夠持續(xù)提供適當?shù)拿芊狻?br> [0013]因此，采用直接安裝到或連接到內(nèi)燃機主偏心軸上的葉輪是有益的，并且葉輪需要以內(nèi)燃機的速度轉(zhuǎn)動，整個風(fēng)機組件全部包含在高壓冷卻回路內(nèi)，因此不需要任何驅(qū)動軸配有高壓力旋轉(zhuǎn)密封。需要高壓密封的軸僅是從高壓系統(tǒng)內(nèi)伸出的驅(qū)動輸出軸。
[0014]沃克爾型旋轉(zhuǎn)內(nèi)熱燃機具有加熱非常不均勻的轉(zhuǎn)子殼體，圍繞火花塞和介于火花塞和排氣口的區(qū)域從燃燒氣體接收了最多的熱量。
[0015]通過使用用于轉(zhuǎn)子冷卻回路的集成換熱器，本發(fā)明的有益特征為來自轉(zhuǎn)子的熱量能夠部分排放進位于進氣口和吸氣區(qū)域內(nèi)的轉(zhuǎn)子殼體的低溫區(qū)域。該低溫區(qū)域被加熱具有兩個好處，第一，這有助于對進氣/可燃混合氣加熱，因此有利于汽化液態(tài)燃料顆粒并改善燃燒前的混合比。第二，有助于確保轉(zhuǎn)子殼體360度圓周分布的溫度更均勻，因此保證了更均勻的軸向熱膨脹，且減輕了頂端密封為了在其軸端達到良好氣密性的任務(wù)。
[0016]這種水冷旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機的端板總是包括通過進行水循環(huán)的鑄造空腔。
[0017]冷卻轉(zhuǎn)子的稠密氣體結(jié)合氣體軸向流動的方式，通過軸向冷卻通道，經(jīng)端板內(nèi)的孔流入和流出轉(zhuǎn)子，在本發(fā)明中該孔靠近這些端板的中心且圍繞端板的主軸承凸起，疏散了來自兩端板中心區(qū)域的相當數(shù)量的熱量。這允許腔室至少大約為500cc的小型旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機的端板對這些水冷卻腔進行分配，來自側(cè)板的一些熱量被散熱到轉(zhuǎn)子冷卻回路的氣體。由端板從工作腔室內(nèi)的燃燒氣體處接收的剩余熱量通常被傳導(dǎo)到鄰近的水冷卻轉(zhuǎn)子殼體而被散熱，在這樣小容量的內(nèi)燃機中，熱量傳導(dǎo)的路徑非常短。因此，簡化了內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)。
[0018]具有尺寸非常小的空腔的旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機公認的沒有經(jīng)過轉(zhuǎn)子的強制循環(huán)流動以散熱，轉(zhuǎn)子通過側(cè)密封直接傳熱到端板來部分散熱，以及在吸氣沖程期間利用沖擊到轉(zhuǎn)子翼片的吸入混合氣的冷卻效果來部分散熱。例如，這類空腔尺寸非常小(5cc)的內(nèi)燃機已經(jīng)生產(chǎn)了 35年或更長，這種內(nèi)燃機的應(yīng)用為動力模型飛機。
[0019]相似的，但容積更大至75cc左右的內(nèi)燃機已經(jīng)被作為無人駕駛飛機(UAV)或發(fā)電機被建造和調(diào)研，隨著空腔的尺寸作為熱傳導(dǎo)路徑的長度被加長，將轉(zhuǎn)子溫度限制在滿意數(shù)值范圍內(nèi)的難度也隨之變大。
[0020]結(jié)合SPRACS (在轉(zhuǎn)子的空腔內(nèi)采用密度提升很大的氣體)，可能允許在這樣的內(nèi)燃機內(nèi)的轉(zhuǎn)子的溫度維持在較之已知的更低的溫度，這僅僅通過偏心軸的轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動即可制造這種高密度氣體的攪動運動，進而提高了從轉(zhuǎn)子到鄰近的端板的熱傳導(dǎo)率。在一個可選擇的方案中，在如前所述的具有循環(huán)風(fēng)機的設(shè)計中，額外的散熱可通過端板具有較小的軸向開口來達到。在本實例中，沒有風(fēng)機葉輪被裝配，但稠密的空氣將通過位于緊鄰著端板外側(cè)的增壓腔內(nèi)的配重被劇烈攪動。
[0021]另外，SPRACS的完全密封的系統(tǒng)將允許少量潤滑油噴射在合適的位置或?qū)示哂行D(zhuǎn)配重的增壓腔，這將潤滑所有的偏心軸軸承、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子的滑動表面和與兩端板接觸的側(cè)密封，在最終經(jīng)轉(zhuǎn)子的側(cè)密封泄露至內(nèi)燃機工作腔前，油滴的分配可通過上述提及的氣體湍流輔助完成，因此，從端板內(nèi)表面的上方移動到擺線表面上，且在燃燒或從排氣口噴出前對頂端密封潤滑，在此沒有其他供油路徑。
[0022]因此，這種新穎的系統(tǒng)(不具有主離心風(fēng)機和冷卻回路的小容積內(nèi)燃機)具有六個優(yōu)點:
[0023]a)降低了轉(zhuǎn)子的溫度，
[0024]b)改善了所有需要潤滑區(qū)域的潤滑效果，
[0025]c)消除了濕油粒子的排放，
[0026]d)減少了供油量，
[0027]e)由于油承受較低溫度，因此能夠采用標準的工業(yè)用油，
[0028]f)對于建造不采用特殊轉(zhuǎn)子冷卻循環(huán)系統(tǒng)的巨大容量內(nèi)燃機提供了可能性。
[0029]上述W02009/101385文獻中，可以預(yù)見的潤滑油可以在冷卻回路中的一個小井內(nèi)聚集或設(shè)計為聚集，且該潤滑油可以通過泵被輸送回油箱?？梢栽O(shè)想一種可選的改進系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以輸送這些少量油直接回到輸送孔或在吸氣沖程區(qū)域內(nèi)(其內(nèi)的工作氣體壓力低)位于擺線表面內(nèi)且靠近頂端密封的軸向中心區(qū)域的孔，靜壓力差自動提供了流動能力，而無需泵，因此，改善了頂端密封的潤滑。應(yīng)該注意到，頂端密封的軸向外端部可以通過從轉(zhuǎn)子內(nèi)部經(jīng)轉(zhuǎn)子的側(cè)密封流出、接著軸向向內(nèi)移往擺線表面的油進行良好的潤滑。但是，這些油可能在到達和對與頂端密封接觸的軸向中央帶潤滑之前已通過占據(jù)擺線表面軸向中心三分之一的排氣口全部排出。
[0030]采用這些發(fā)明的內(nèi)燃機的潤滑油通常由在合適的點輸油到轉(zhuǎn)子冷卻回路的增壓氣體內(nèi)的小型機械計量式泵供應(yīng)。這些已知的泵通常不具有足夠的壓力能力將壓力為大氣壓的油輸送到具有5巴或高于大氣壓壓力的系統(tǒng)內(nèi)。這個問題通過油箱增壓到與轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)升高的靜壓力相同的壓力即可克服，這樣泵就無需產(chǎn)生任何有效的供油壓力差。將泵安裝到封閉離心風(fēng)機的罩上且與內(nèi)燃機的主軸同軸就變得非常方便，且由離心風(fēng)機后部的柄腳驅(qū)動。由于泵內(nèi)的所有三條流動線路(經(jīng)進油孔和出油孔線路，以及泵驅(qū)動軸)均處于相同的靜態(tài)增壓，因此泵內(nèi)無需設(shè)置高壓密封在驅(qū)動軸上。
[0031]可選擇地，可以采用電子控制電磁線圈型計量式油泵，這樣的泵不需要任何機械裝直。
[0032]上述W02009/101385文獻中，可以預(yù)見到，為了減輕需要恰當密封系統(tǒng)的問題，泄壓或控制閥可被裝配以控制轉(zhuǎn)子冷卻氣體的靜壓力低于自然發(fā)生的壓力水平。采用直徑受限且具有內(nèi)燃機速度的風(fēng)機的本發(fā)明將在提高的靜態(tài)增壓存在時提升轉(zhuǎn)子冷卻能力。因此，優(yōu)選地使用所有自然發(fā)生的增壓，且不設(shè)置閥門。系統(tǒng)將會在內(nèi)燃機的負荷加大時傳導(dǎo)到轉(zhuǎn)子的熱量也隨之增大，在冷卻回路中自動發(fā)生的較高靜態(tài)壓力將保證更稠密的氣體提供更好的冷卻能力，因此，在所有負荷條件下，能夠提供更理想的轉(zhuǎn)子溫度的自動控制?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0033]下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施例，其中:
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)活塞內(nèi)燃機的橫截面示意圖；
[0035]圖2是轉(zhuǎn)子殼體的軸向視圖，其中示出了冷卻翅片位于轉(zhuǎn)子熱量被消散到其中的區(qū)域，以及具有氣密封和軸向冷卻通道的轉(zhuǎn)子；
[0036]圖3是任一側(cè)板的軸向視圖，其中示出了冷卻空氣通過且與轉(zhuǎn)子內(nèi)的冷卻通道連通的開口 ；
[0037]圖4是小容量型旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機的剖視圖，該內(nèi)燃機不具有風(fēng)機輔助循環(huán)系統(tǒng)且不具有位于端板上的開口 ；和
[0038]圖5所示與圖4所示相似，但示出了在密閉空腔內(nèi)位于端板上的開口，配重在該密閉空腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
【具體實施方式】
[0039]如圖1所示，內(nèi)燃機包括轉(zhuǎn)子101 (如圖2所示)安裝在其上的偏心軸I，具有翅狀部分3和設(shè)有水套4的部分的轉(zhuǎn)子殼體2。端板5和6支撐滾動元件主軸承9且具有位于端板6內(nèi)的軸向開口 7和位于端板5內(nèi)的軸向開口 8，偏心軸I可旋轉(zhuǎn)地軸頸支撐在滾動元件主軸承9內(nèi)。具有封閉板或保護罩13的離心風(fēng)機葉輪12直接安裝到偏心軸上；或與偏心軸耦合，如圖所示離心風(fēng)機葉輪12安裝配重30上，配重30自身直接安裝在偏心軸I上。軸向環(huán)形壁15與端板5 —體成形且與保護罩13密封配合，以使在此點限制氣體泄漏。
[0040]安裝在偏心軸I上且位于驅(qū)動端35處的配重31為偏心軸I的凸出部，偏心軸I提供來自內(nèi)燃機的動力輸出且穿過安裝在板10內(nèi)的高壓軸密封11。板10安裝在端罩47上，端罩47自身安裝在轉(zhuǎn)子殼體2上。在非驅(qū)動端，罩46安裝在轉(zhuǎn)子殼體I上。計量式油泵16軸向安裝在罩46上。
[0041]轉(zhuǎn)子殼體2的外輪廓、驅(qū)動端罩45、密封11、非驅(qū)動端罩46和計量式油泵16形成了增壓的轉(zhuǎn)子冷卻氣體在其內(nèi)循環(huán)的氣密機殼。如圖所示，這些氣流離開離心風(fēng)機葉輪12，流入蝸殼40，在41處通過轉(zhuǎn)子殼體2的翅狀部分3，在42處流出翅狀部分3，在43處流向端板6內(nèi)的軸向開口 7,在44處通過轉(zhuǎn)子內(nèi)的軸向通道,然后經(jīng)過端板5內(nèi)的開口 8,并在45處進入離心風(fēng)機葉輪12的進氣口。計量式油泵16通過管路17從油箱18供油，油箱18通過連接到罩46內(nèi)的管路19增壓。由泵16供給的油通過與管路20連接的管路21離開泵，管路20供油到快速循環(huán)氣體流43內(nèi)，由此油被配送。
[0042]可聚集很小比例的循環(huán)油滴的小井48在圖中示出，利用有利的靜壓差，管49從小井48處能夠供油到的擺線表面(trochoidal surface)。
[0043]盡管圖1示出了內(nèi)燃機的輸出軸從位于離心風(fēng)機的相反端的增壓空腔伸出，可選擇的布置能夠同樣適于從風(fēng)機端輸出驅(qū)動，計量式油泵與具有軸密封的輸出軸互換。
[0044]如圖2所示，轉(zhuǎn)子殼體2具有水冷卻部分，即圖中所示的通道62，在順時針方向上，該通道62從進水口 51經(jīng)火花塞53延伸至出水口 52。進氣口 60和排氣口 61的位置如圖所示。
[0045]圖1中的冷卻翅片3在圖2中示出為位于區(qū)域55、56、57、58和59的翅片。[0046]離開風(fēng)機葉輪12的轉(zhuǎn)子冷卻氣體，如圖1中所示的氣流40，軸向且平行地流經(jīng)區(qū)域55-59中的每一個翅片。
[0047]在區(qū)域55中，由于流經(jīng)排氣口 61的高溫排出氣的熱量傳導(dǎo)進了該區(qū)域，氣體通常帶走熱量。在區(qū)域56和57內(nèi)，氣體被冷卻且向位于低溫進氣口附近的區(qū)域放熱。在區(qū)域58內(nèi)，氣體向轉(zhuǎn)子殼體的低溫吸氣區(qū)釋放一些熱量，同時進一步通過將熱量傳導(dǎo)到鄰近的水通道62而被冷卻。
[0048]在區(qū)域59內(nèi)，氣體通常通過將熱量傳導(dǎo)到水通道62而被冷卻。
[0049]轉(zhuǎn)子101具有位于轉(zhuǎn)子的每一個軸向斷面上的三個側(cè)密封102、三個頂端密封103和與側(cè)密封和102和頂端密封103相配合的六個連接塊104。
[0050]轉(zhuǎn)子軸承襯105壓配合到轉(zhuǎn)子101內(nèi)且安裝到偏心軸I上。
[0051]軸向冷卻通道106位于轉(zhuǎn)子的每個角部內(nèi)。
[0052]圖3示出了其內(nèi)安裝有用于支撐偏心軸I的主軸承9的側(cè)板5或6的軸向視圖。在轉(zhuǎn)子101內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)子偏心轉(zhuǎn)動，開口或端口 110與軸向通道106依次對準。
[0053]沃克爾型旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機的幾何形狀保證了在轉(zhuǎn)子的所有位置，開口 110總是完全位于轉(zhuǎn)子側(cè)密封102的內(nèi)邊緣的內(nèi)軌跡之內(nèi)，囚此在轉(zhuǎn)子內(nèi)允許轉(zhuǎn)子冷卻氣體流入到冷卻通道內(nèi)且從冷卻通道內(nèi)流出。
[0054]如圖4所示，空冷殼體型的轉(zhuǎn)子殼體71具有集成在轉(zhuǎn)子殼體高溫部分上的冷卻風(fēng)機72，如用于模擬航空器或無人駕駛飛行器(UAV)的內(nèi)燃機中，該轉(zhuǎn)子殼體高溫部分通?？捎蓻_擊空氣冷卻?？蛇x地，內(nèi)燃機能夠采用液體冷卻殼體。每個端板73和74均承載滾動元件軸承78。主偏心軸75可轉(zhuǎn)動地安裝在兩個軸承78中且承載安裝到軸承95上的轉(zhuǎn)子(未示出)。配重76和77安裝在軸75上且分別位于驅(qū)動端和非驅(qū)動端處。高壓密封91和92安裝在端板73和74內(nèi)且與軸75相配合。
[0055]轉(zhuǎn)子內(nèi)的空腔如上述W02009/101385文獻所述，通過來自工作腔的竄漏氣體而增壓。軸和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)引起增壓氣體的湍流，囚此增加了從轉(zhuǎn)子傳導(dǎo)到端板73和74的熱量，進而使轉(zhuǎn)子的溫度降到比不采用增壓的內(nèi)部空腔轉(zhuǎn)子所達到的溫度更低的溫度。
[0056]如圖5所示，空冷殼體型的轉(zhuǎn)子殼體71具有集成在轉(zhuǎn)子殼體高溫部分上的冷卻翅片72。每個端板73和74均承載滾動元件軸承78且一般與軸向延伸壁93和94 一體成形。主偏心軸75可轉(zhuǎn)動地安裝在兩個軸承78中且承載安裝到軸承95上的轉(zhuǎn)子(未示出)。配重76和77安裝在軸75上且分別位于驅(qū)動端和非驅(qū)動端處。安裝在壁94上的封閉板81承載與軸75相配合的高壓軸密封82。計量式油泵84安裝在封閉板81上且通過柄腳88驅(qū)動，封閉板81與軸75同軸地安裝到壁93上。泵84通過管路85由高壓油箱(未示出)供油。泵84通過管路86向空腔87和/或89供應(yīng)潤滑油?？蛇x擇地，油能夠通過鉆眼直接供給到主軸承78，或能夠通過其他附加裝置供給到軸75，以便對滾動元件轉(zhuǎn)子軸承95直接供油。
[0057]空腔87和89以及轉(zhuǎn)子內(nèi)的軸向冷卻通道為密封空腔的全部組成部分，該密封空腔如上述W02009/101385文獻所述的由經(jīng)轉(zhuǎn)子的側(cè)密封的竄漏氣體而增壓。轉(zhuǎn)子、軸75以及配重76和77都會引起增壓空腔內(nèi)的稠密氣體的相當大的運動和湍流，因此，增加了從轉(zhuǎn)子到氣體，從氣體到端板73和74的內(nèi)表面，到壁93和94的內(nèi)表面，再到罩81和83的熱傳導(dǎo)率。這些通常為鋁制的部分將熱量迅速傳導(dǎo)到它們的外表面，在通過外表面散熱到外部環(huán)境氣流。
[0058]轉(zhuǎn)動的配重的形狀使配重可最大化氣體的湍流，并且通過開口 79促進了轉(zhuǎn)子冷卻通道內(nèi)的熱氣體和空腔87和89內(nèi)的低溫氣體之間的交換，因此，提高了轉(zhuǎn)子的熱傳導(dǎo)率。
[0059]因此，轉(zhuǎn)子的冷卻溫度較之不采本發(fā)明的自增壓系統(tǒng)的內(nèi)燃機類型更低。
[0060]如圖中所示，可聚集一些油滴的小井48通過管路49能夠供油到擺線表面。
[0061]可選擇地，內(nèi)燃機能夠構(gòu)造成采用圖4中的一個側(cè)板組件與圖5中的另一側(cè)板組件的組合形式。
[0062]同時，參考圖1-5，本發(fā)明描述了一個具有單一轉(zhuǎn)子的內(nèi)燃機，需要理解的是，本發(fā)明同樣適用于那種具有兩個或多與兩個轉(zhuǎn)子的內(nèi)燃機，對于多個轉(zhuǎn)子，氣體冷卻流通?？梢圆⒙?lián)設(shè)置，而非串聯(lián)設(shè)置。但是，串聯(lián)設(shè)置的方式也不排除在本發(fā)明的范圍之外。
[0063]可以理解的是，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)可以對上述的實施例進行修改。例如，當我們提及離心葉輪12安裝在內(nèi)燃機軸上，這并不需要直接安裝到軸上，而是通過利用附加部件或組件將葉輪連接到軸上以隨軸轉(zhuǎn)動。
[0064]在本說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”及其不同變化指包含特定的特征、步驟或整體，但該術(shù)語不能解釋為排除當前的其他特征、步驟或組件。
[0065]前文、下面的權(quán)利要求書或附圖中所公開的特征，以他們特殊形式表述或以術(shù)語含義達到公開的效果，或用于達到公開結(jié)果的方法或工藝，可以分開地或以各種方式組合這些特征以理解本發(fā)明的不同形式。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機，包括具有雙弧外旋輪線的內(nèi)周表面的殼體，用于所述殼體的端殼，軸頸支撐在所述端殼中的軸，位于所述殼體內(nèi)的三側(cè)邊式轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子相對于所述軸偏心地安裝到所述軸上且被驅(qū)動以所述軸的三分之一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，以便在所述轉(zhuǎn)子的側(cè)邊和所述殼體的內(nèi)表面之間形成工作腔，所述轉(zhuǎn)子具有與所述端殼的內(nèi)側(cè)面配合的側(cè)密封，在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)形成與位于每個所述端殼內(nèi)的一個或多個通道對準的內(nèi)部通道，所述內(nèi)部通道形成全閉合冷卻回路一部分，所述冷卻回路包括冷卻換熱器、循環(huán)泵和連接管路，實現(xiàn)冷卻的冷卻循環(huán)介質(zhì)由從所述工作腔經(jīng)所述轉(zhuǎn)子的側(cè)密封泄漏至所述內(nèi)部通道的竄漏氣體組成，所述循環(huán)泵為全部容納在高壓回路內(nèi)且具有葉輪的離心風(fēng)機組件，所述葉輪被安裝為隨所述內(nèi)燃機的所述軸以所述內(nèi)燃機的速度轉(zhuǎn)動。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機，其特征在于，到離心風(fēng)機葉輪的入口徑向地對準且鄰近相鄰端板內(nèi)的軸向開口，以允許熱氣體從所述轉(zhuǎn)子流出并以最小的流動壓損失軸向地進入所述風(fēng)機。
3.如權(quán)利要求1和2所述的旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機，其特征在于，從所述離心風(fēng)機徑向排出的所述氣體由蝸殼或部分蝸殼引導(dǎo)以軸向通過所述轉(zhuǎn)子殼體的翅狀部，所述翅狀部作為熱交換器以冷卻所述氣體。
4.如上述權(quán)利要求任一項所述的旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機，其特征在于，從所述轉(zhuǎn)子排出的所述熱氣體的一部分用于提升周向進口和吸氣腔區(qū)域內(nèi)的所述轉(zhuǎn)子殼體的溫度。
5.如上述權(quán)利要求任一項所述的旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機包括封閉罩，所述封閉罩聚集從所述轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)的所述翅狀通道流出的冷氣體且將所述氣體輸送至所述第二端板內(nèi)的軸向通道的入口，所述冷氣體通過所述第二端板內(nèi)的軸向通道進入到所述轉(zhuǎn)子內(nèi)的所述軸向通道。
6.如上述權(quán)利要求任一項所述的旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機，其特征在于，機械計量式油泵在所述內(nèi)燃機的非驅(qū)動端與所述內(nèi)燃機主軸同軸地安裝在壓力封閉罩上，所述泵從供油箱接收，所述供油箱通過連接管路增壓到與所述轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)相同的壓力。
7.如上述權(quán)利要求任一項所述的旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子冷卻回路中設(shè)有聚集一部分油的小井，所述小井與通過有利的靜壓差直接供油到擺線表面的小缸膛管相連。
8.如上述權(quán)利要求任一項所述的旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機，其特征在于，無泄壓或控制閥被安裝用以控制所述系統(tǒng)的增壓值。
9.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機，其特征在于，僅一個轉(zhuǎn)動軸伸出所述增壓系統(tǒng)，且僅一個高壓軸密封布置被使用。
10.一種旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機，包括具有雙弧外旋輪線的內(nèi)周表面的殼體，用于所述殼體的端殼，由所述端殼中的滾動元件軸承軸頸支撐的軸，位于所述殼體內(nèi)的三側(cè)邊式轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子相對于所述軸偏心地安裝在所述軸上且被驅(qū)動以所述軸的三分之一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，以便在所述轉(zhuǎn)子的側(cè)邊和所述殼體的內(nèi)表面之間形成工作腔，所述轉(zhuǎn)子具有與所述端殼的內(nèi)側(cè)面配合的側(cè)密封，所述端殼具有位于所述端殼內(nèi)的每個軸頸的外側(cè)且與該外側(cè)相鄰的氣密旋轉(zhuǎn)軸密封，所述氣密旋轉(zhuǎn)軸密封與所述偏心軸配合，在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)形成內(nèi)空腔，所述內(nèi)空腔由所述端板封閉且包含增壓氣體，所述增壓氣體由從所述工作腔經(jīng)所述轉(zhuǎn)子的側(cè)密封泄漏到所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)部封閉通道的竄漏氣體組成。
11.如權(quán)利要求10所述的旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機，其特征在于，無軸密封配合在鄰近所述軸頸處的所述端板內(nèi)，在所述端板內(nèi)具有軸向開口，所述開口位于所述轉(zhuǎn)子的所述側(cè)密封的內(nèi)軌跡之內(nèi)，且每個所述開口與位于每個端板外側(cè)且容納所述內(nèi)燃機的配重的空腔相連通，所述外部空腔均被完全封閉且其中一個外部空腔包括與伸出的驅(qū)動軸相配合的氣密軸密封。
12.在本權(quán)利要求書描述的和/或在附圖中示出的任何新穎的特征或新穎的特征組合。
【文檔編號】F01C21/06GK104011332SQ201280064162
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月23日
【發(fā)明者】大衛(wèi)·W·加賽德 申請人:復(fù)合旋轉(zhuǎn)發(fā)動機有限公司