作圆周运动的活塞传动装置的制作方法

专利名称：作圆周运动的活塞传动装置的制作方法技术领域：本实用新型涉及一种传动装置，尤其是涉及一种作圆周运动的活塞传动装置。 背景技术：中，现有的往复式活塞发动机和压缩机被广泛地应用于各类场合，其主要技术指标已达到很高水准，但它却存在一个明显的缺陷，即活塞在进行往复运动时产生惯性能量损失，并且惯性能量损失随着转速提高而急剧增加，所以其能耗很大。从目前日益提倡重视环保及降低能耗的角度来看，往复式活塞发动机和压缩机发展潜力不大。人们在实践中为了解决这一问题进行了不少创新，研制出了许多新的机型如罗茨式机、水环叶片式机、三角活塞转子发动机等，这些新的机型在降低能耗方面取得了一定效果，但从总体应用效果来看还存在不少问题，如压缩比小，效率低，制造困难，动力性、经济性较差。本实用新型的目的在于克服了上述背景技术中的不足之处，提供一种作圆周运动的活塞传动装置，它能有效地消除活塞的惯性能量损失，降低能耗，提高效率。为达到上述目的，本实用新型采用的技术解决方案如下一种作圆周运动的活塞传动装置，包括气缸和活塞，其特殊之处在于所述气缸为圆环形结构，内设有间隔，所述活塞为三角转子活塞，间隔和活塞共同将气缸腔分为前腔和后腔，三角转子活塞在圆环形气缸内作圆周运动，使气缸前腔和后腔的容积持续变化。上述气缸缸体两侧端盖上可设有两条圆形轨道，其外圆半径与活塞下凹线和主轴作同心圆时的半径相等，轨道在间隔方向上断开。上述三角转子活塞截面的三条弧线可以是与轨道所成圆同直径圆中的一段，其上顶角与缸体外圆相接，前后两顶角与缸体内壁相切。上述间隔外侧与缸体外壁同为一体，其内侧圆弧与活塞的内凹圆弧同直径，间隔下部与缸体内壁相切。上述气缸缸体内与活塞对应处可设有自转腔，自转腔截面为曲面。上述气缸缸体两侧端盖上可设有活塞中心轴轨道。上述气缸缸体截面可以是正方形，气缸可由固定的缸外壁及转动的缸侧壁和缸内壁构成，缸侧壁、缸内壁与中心转盘为一体结构。上述气缸间隔上可设置进、排流体通道。上述三角转子活塞顶端可采用条状防脱密封，两侧弧形部分可采用弧状密封条密封，其与顶端条状密封结合处可采用销状密封，密封件下部均设有弹性装置。图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型活塞运动到间隔时的结构示意图；图3为本实用新型中三角转子活塞的结构示意图；图4为本实用新型中气缸缸体的结构示意图；图5为图4的A-A向视图；图6为本实用新型中自转腔的结构示意图；图7为本实用新型中控制轨道的结构示意图；图8为图7的A-A向视图。图中标号说明如下1-活塞，2-间隔，3-气缸，4-主轴，5-自转腔，6-轨道，7-气缸外壁，8-气缸侧壁，9-气缸内壁，10-活塞中心轴轨道，11-A点位移曲线，12-活塞中心轨迹。以下结合附图对本实用新型作进一步详细的描述参见图1、图2，包括气缸3，缸体为圆环形，内设有间隔2，间隔2和三角转子活塞1共同将气缸腔分为前腔和后腔，缸体内与活塞对应处设有自转腔5，三角转子活塞1在轨道6的控制下与缸体内的中心转盘一起按顺时针方向以固定的姿态在环状缸体内循环运动。活塞1前部与间隔2之间的体积不断减小，活塞1后部与间隔之间的体积相应不断增大，当活塞运动到如图1所示与间隔2相接触时，活塞1脱离控制轨道6被间隔2推动，活塞1自身以逆时针方向在自转腔5内转动120度，同时又和主轴4同步继续以顺时针方向运动，滑动越过间隔2到达图2所示位置，完成一个工作循还。参见图3，三角转子活塞1截面的三条弧线是与轨道6所成圆同直径圆的一段，这样，活塞1的内凹圆弧能与轨道面相吻合，可以起到定位作用。活塞1截面的三条弧线形成的三个顶端在运行中的位置如图3所示，上顶角和和缸体外圆相接，前后两顶角和缸体内壁相切。参见图4、图5，缸体为正方形截面的圆环结构，由固定的缸外壁7和转动的缸侧壁8、内壁9构成，缸侧壁8、内壁9和中心转盘为一体结构，缸体内设有间隔2，间隔2可与缸外壁7同铸，也可单体制作，然后与缸外壁7联接。间隔2和活塞1共同将缸腔分为前后两腔，运转中由于前后两腔容积不断变化，所以可进行各个工作过程。间隔2设计需满足两个条件，一是活塞1容易通过，二是缸体前后两工作腔相互密封，参见图4，间隔2内侧圆弧部分和活塞1上的内凹圆弧同直径，能使活塞1在作行星转动时与间隔2圆滑结合而顺利通过，间隔2下部与缸内壁9相切并设置条形密封，两平面部分设置弧形条状密封，间隔2上还设有进、排流体通道。此外，缸体上还设有活塞中心轴轨道10。参见图6，气缸3缸体内与活塞1对应处设有自转腔5，自转腔5截面为一曲面，当活塞1转动至与间隔2相触时，活塞1前部曲面与间隔2曲面相接触，间隔2推动活塞1向逆时针方向自转，活塞1脱离定位轨道6，在自转腔5内旋转120度，同时绕主轴4圆心向前位移至间隔2右侧位置，下部曲面进入控制轨道6，活塞1越过间隔2，开始下一个工作循环。在活塞1越过间隔2的过程中，活塞1存在几个同时完成的动作一是自转120度；二是绕主轴4圆心公转；三是前曲面绕间隔2圆心滑动，滑动后在下一工作过程中变为后曲面。从活塞1上选取A点，可做出A点的位移曲线11，根据A点的位移曲线11可设计出自转腔5截面的曲线。参见图7、图8，为使活塞1前后缸体的容积产生变化，要求三角转子活塞1在作功状态下有一角的中心线与缸体直径保持重合位置，使活塞以固定姿态在缸体中运行。本实用新型采用控制轨道6来控制活塞1的运行姿态。参见图7，以活塞1的某一下凹线和主轴4作同心圆时的半径为基准，在缸体两侧端盖上设置两条圆形轨道6，使该下凹线与轨道6重合接触，以实现定位的目的。活塞1只在接触缸体间隔2和在自转腔5内旋转时才脱离轨道6，自转结束后，立即又进入轨道6运行，轨道6在间隔2方向上是断开的，其外圆半径与活塞1下凹圆曲线半径相等，内圆半径可根据需要选择。另外，可根据活塞中心轨迹12在缸体上设置活塞中心轴轨道10。此外，三角活塞1顶端采用条状防脱密封，两侧弧状部分采用弧状密封条密封，其与顶端条状密封条结合处采用销状密封，密封件下部均设置弹性装置。与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下1、克服了往复式发动机活塞在进行往复运动时产生的惯性能量损失，能量利用系数高，对降低能耗，减少环境污染具有重要意义，特别在高转速的情况下，节能效果更加显著。2、本实用新型压缩比大，可适合各种不同要求的工艺条件，特别是作为动力输出机械，可大幅度地提高其动力性和经济性。3、本实用新型摩擦损失小，本实用新型将圆环状缸体分为前后两个工作腔，因此，在相同摩擦力的条件下同时进行着两种不同的工作过程，摩擦损失小，并且采用直轴结构，可使用滚动轴承，能更有效地减少摩擦。4、本实用新型不需设置往复部件，无曲轴，制作简便，节约了原材料，相应降低了制作成本，并且可降低对材质的要求。5、本实用新型可广泛地应用于气体输送、液体输送、发动机等各种场合，能逐渐部分取代乃至全部取代往复式运行机械。权利要求1.一种作圆周运动的活塞传动装置，包括气缸(3)和活塞(1)，其特征在于所述气缸(3)为圆环形结构，内设有间隔(2)，所述活塞(1)为三角转子活塞，间隔(2)和活塞(1)共同将气缸腔分为前腔和后腔，三角转子活塞(1)在圆环形气缸(3)内作圆周运动，使气缸前腔和后腔的容积持续变化。2.根据权利要求1所述的作圆周运动的活塞传动装置，其特征在于所述气缸(3)缸体两侧端盖上设有两条圆形轨道(6)，其外圆半径与活塞(1)下凹线和主轴(4)作同心圆时的半径相等，所述轨道(6)在间隔(2)方向上断开。3.根据权利要求2所述的作圆周运动的活塞传动装置，其特征在于所述三角转子活塞(1)截面的三条弧线为与轨道(6)所成圆同直径圆中的一段，其上顶角与缸体外圆相接，前后两顶角与缸体内壁相切。4.根据权利要求1、2或3所述的作圆周运动的活塞传动装置，其特征在于所述间隔(2)外侧与缸体外壁同为一体，其内侧圆弧与活塞(1)的内凹圆弧同直径，间隔(2)下部与缸体内壁相切。5.根据权利要求4所述的作圆周运动的活塞传动装置，其特征在于所述气缸(3)缸体内与活塞对应处设有自转腔(5)，自转腔(5)截面为曲面。6.根据权利要求1所述的作圆周运动的活塞传动装置，其特征在于所述气缸(3)缸体两侧端盖上设有活塞中心轴轨道(10)。7.根据权利要求6所述的作圆周运动的活塞传动装置，其特征在于所述气缸(3)缸体截面为正方形，气缸由固定的缸外壁(7)及转动的缸侧壁(8)和缸内壁(9)构成，缸侧壁(8)、缸内壁(9)与中心转盘为一体结构。8.根据权利要求7所述的作圆周运动的活塞传动装置，其特征在于所述间隔(2)上设有进、排流体通道。9.根据权利要求8所述的作圆周运动的活塞传动装置，其特征在于所述三角转子活塞(1)顶端采用条状防脱密封，两侧弧形部分采用弧状密封条密封，其与顶端条状密封条结合处采用销状密封，密封件下部均设有弹性装置。专利摘要一种作圆周运动的活塞传动装置,它能有效地消除活塞的惯性能量损失,降低能耗,提高效率。本实用新型包括气缸和活塞,所述气缸为圆环形结构,内设有间隔,活塞为三角转子活塞,间隔和活塞共同将气缸腔分为前腔和后腔,三角转子活塞在圆环形气缸内作圆周运动,使气缸前腔和后腔的容积持续变化。缸体两侧端盖上设有两条圆形轨道,其外圆半径与活塞下凹线和主轴作同心圆时的半径相等。文档编号F04C2/00GK2414225SQ0022623公开日2001年1月10日 申请日期2000年3月29日 优先权日2000年3月29日发明者张毅钢 申请人:张毅钢