旋转活塞燃气轮发动机
技术领域：
本发明是一种旋转活塞燃气轮发动机，属内燃发动机。
背景技术：
现有的容积式曲柄连杆机构的往复活塞内燃发动机，其原理是依靠密封的工作室容积的周期变化，达到使混合可燃气体(或压缩气体)压力增高后，由点火系统(或喷油系统喷油)点燃膨胀功推动曲柄连杆机构，实现能够自己往复循环工作的发动机；实现其原理的方法是由启动机带动曲轴旋转，连杆链结曲轴、活塞，在气缸内作往复周期变化，高压可燃介质爆燃后胀功推动曲柄连杆机构而实现发动机活塞往复循环工作。本发明人拥有的三个专利，其专利号为：ZL 00126651.9、ZL200410023372.2及ZL201610158767.6，分别于2003年5月14日、2007年7月4日、2018年06月05日授权公告，均与本发明密切相关的背景技术。专利号为ZL 00126651.9专利，它是缸体内壁面为大小两相交圆弧构成的双圆弧曲线型面的转子发动机，其工作过程中，转子与叶片分别以此两相交圆弧中心为旋转中心，作不同心的旋转运动。专利号为ZL200410023372.2专利，它是由圆弧型线构成其内壁面的缸体，将转子及均布装设于转子槽道中、具有相应直径圆弧顶面的N个叶片包围其中；转子、叶片的固定旋转中心偏置；转子带动叶片作同转速但不同心的旋转运动，叶片、转子、定子间具有能满足所要求的相对运动和保证所需密封的相应联结结构；专利号为ZL201610158767.6专利，它将N个活塞与N个活塞销嵌装在转子上，随同转子作同速但不同心的旋转，转子旋转过程中，活塞销两端头受到定子左右端盖上设置的活塞销运动轨道的限制，使活塞在缸体内作往复伸缩运动，转子、活塞、活塞销、活塞销运动轨道之间具有能满足它们间所需的相应运动要求和保证所需密封的相应联结结构；经过进一步的分析研究表明，该项专利技术的燃烧室不能与活塞顶部分开，爆燃的高压燃气作用在上死点处活塞顶部，需要通过活塞销与推力杆及推力头将活塞顶部受到的爆燃膨胀力传递到主轴上的承力凸轮上，这种结构将抵消部分能量导致专利推广受阻。现有的容积式曲柄连杆机构的往复活塞发动机，存在体积庞大、机构复杂、制造成本高、易损零部件多，机械效率低等诸多弊端。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述缺陷：提供一种既能满足本发明人原201610158767.6发明专利任务，但结构上相应简化，设置压气转子和燃气轮转子通过缸体及高压密封环隔开分别构成各自独立的密封单元；燃气轮转子上设有N个均布的燃烧室与气缸数量相对应，压气转子和燃气轮转子作同速同心的旋转运动；压气转子作旋转运动时，气缸室中的活塞旋转至上死点时，气缸室中被压缩的高压气体通过高压进气孔进入燃气轮转子上对应的燃烧室内膨胀做功，实现了旋转活塞燃气轮发动机发明任务。
本发明的技术方案是：一种旋转活塞燃气轮发动机，含有缸体(1)、前、后端盖(2、3)合成壳体；前、后端盖(2、3)与缸体贴合面分别设置有与压气转子(4)和燃气转子(5)不同心的活塞销运动轨道(18)；压气转子(4)和燃气转子(5)上设置有限制活塞销往复滑动槽道(19)；缸体上适当位置分别设有进、排气道(15、16)、火花塞(13)、冷却循环水道(14)和机油箱(17)，在对应进气道(15)的内壁面设置有延时环形进气槽道(20)；该冷却循环水道(14)设有入口(27)和出口(28)；后端盖(3)安装有机油泵(21)、从动齿轮轴(22)、从动齿轮(24)、主轴承(25)；前端盖(2)安装有主轴承(26)和冷却循环水道(14)；压气转子(4)和燃气轮转子(5)与主动齿轮(23)装于发动机主轴(6)上；压气转子(4)和燃气轮转子(5)及N个活塞(9)与N个活塞销(11)、N个限制活塞销滑动槽道(19)包围在合成的壳体中；其特征在于所述的旋转活塞燃气轮发动机内设有燃气轮转子(5)外径与缸体(1)内径是同径的圆柱体呈滑动间隙接触；燃气轮转子(5)上设有N个均布的燃烧室(7)与压气转子上设有的N个气缸数量相对应；压气转子和燃气轮转子作同速同心的旋转运动；压气转子(4)作旋转运动时，气缸室(8)中的活塞(9)旋转至上死点时，气缸室(8)中被压缩的高压气体通过高压进气孔(30)进入燃气轮转子(5)上设有的对应的燃烧室(7)内膨胀做功；压气转子(4)和燃气轮转子(5)与缸体(1)内壁面通过高压密封环(31)隔开分别构成各自独立的密封单元。
所述的燃气轮转子(5)上设有径向面上中心对称均布N个燃烧室(7)，由其径向面与缸体(1)柱体内壁面构成腔体，高压密封环(31)与缸体(1)柱体内壁面呈滑动间隙接触密封；在活塞压缩终点的缸体(1)柱体外壁面上设置有可上下滑动的高压隔气挡块(32)，高压隔气挡块(32)的头部套装弹簧(29)，当燃气轮转子(5)上的燃烧室(7)旋转经过高压隔气挡块(32)底部时，随着燃气轮转子(5)的旋转使燃烧室(7)的容积逐渐增大，爆燃的高压混合气体推动燃气轮转子(5)上的燃烧室(7)的径向面旋转。
所述的压气转子(4)和燃气轮转子(5)是整体结构，也可以制造成钢性连接的整体，对于制造大型、超大型的旋转活塞燃气轮发动机，压气转子(4)和燃气轮转子(5)可分别制造加工，钢性连接成整体装于发动机主轴(6)上；压气转子(4)和燃气轮转子(5)设有限制活塞销随活塞在气缸内作往复滑动槽道(19)；压气转子(4)和燃气轮转子(5)设有限制活塞销随活塞在气缸内作往复滑动槽道(19)数量相等。
所述的缸体(1)柱体外壁进气口(15)对应的缸体(1)柱体内壁面，设置有延时环形进气槽道(20)，以满足发动机快速扫气。
所述的缸体(1)柱体外壁排气口(16)内，设置有防排气倒流止回阀片(33)。
本发明的旋转活塞燃气轮发动机的工作是依靠压气转子和燃气轮转子及嵌装在压气转子内的N个活塞和N根活塞销(其销两端头伸入前、后端盖内壁上与转子不同心的活塞销运动轨道内)在定子缸体内旋转，与相应的进、排气系统配合，活塞在压气转子缸体内伸缩滑动，于旋转中完成发动机吸气-压缩，气缸室中的活塞旋转至上死点时，气缸室中被压缩的高压气体通过高压孔道进入燃气轮转子上设有的对应的燃烧室内膨胀作功-排气的工作循环而实现的。压气转子与燃气轮转子旋转，带动嵌装于其气缸室内的活塞随之旋转，活塞销两端头在前、后端盖与缸体贴合面分别设置的与压气转子不同心的活塞销运动轨道内作同速但不同心的旋转，活塞在压气转子缸体内作伸缩滑动，以适应与压气转子和燃气轮转子同速的运动要求；压气转子和燃气轮转子旋转一周，N个活塞在压气转子缸体内完成吸气-压缩，被压缩的高压气体通过高压孔道进入燃气轮转子上设有的对应的燃烧室内膨胀作功-排气的工作循环。压气转子和燃气轮转子旋转，燃气轮转子燃烧室将有连续的混合可燃高压气体进入，经火花塞点燃后推动燃气转子径向面作功，非常好的实现了发明任务。
有益效果：本发明这种结构形式的旋转活塞燃气轮发动机，采用已有内燃机活塞封气结构解决了转子发动机封气难的问题，同时采用压气转子间隔压气，高压气体进入燃气轮转子的燃烧室间隔作功的结构，使得本发明技术对容积式内燃机有了实质的变化，爆燃的气体作用于燃气轮转子径向面上，且燃气轮转子力臂(半径大)长，同转速下扭矩力增大，可实现低转速大扭矩、环保、节能效果显距的新型旋转发动机。本发明可以制造各种排量级的动力，特别适宜制造大功率发动机，更可显示其结构简化、振动与噪声小、生产成本节省、机械效率高，能够完全满足市场需求的优越效果。
本发明旋转活塞燃气轮发动机结构设计合理，构思新颖，结构紧凑且简化，运转平稳振动小，生产成本底，实现发动机连续平稳作功，且扭矩力壁长(转子半径大，压缩后的混合燃气爆燃力直接作用在燃气轮转子径向面上)，机械效率高，具有可大幅降低燃油消耗等特性；上述的一个压气转子和燃气轮转子可以设置N个气缸室和N个相对应的燃烧室，其单个压气转子直径在500mm-2000mm以内设置的N个为5-8个气缸室，N个活塞与气缸室、活塞销个数等同；该发动机可作为汽车动力，亦可作为中小型航空动力和坦克动力等。能够完全满足市场需求，具有巨大的经济效益。
附图说明：
图1一种旋转活塞燃气轮发动机的工作循环原理图。
图2图1中的转子逆时针旋转了144度后发动机的工作循环原理图。
图3一种旋转活塞燃气轮发动机取去前端盖2及其右部部件后的方向视图。
图4定子上对应进气道口发动机的A-A视图。
图5后端盖3贴合缸体面结构视图。
图6前端盖2贴合缸体面结构视图。
图7压气转子与燃气轮转子一体结构视图。
图8压气转子与燃气轮转子一体结构的A-A视图。
图9活塞的基本结构图。
图中，本发明旋转活塞燃气轮发动机结构实施例包括1缸体、2前端盖、3后端盖、4压气转子、5燃气轮转子、7燃烧室、8汽缸室、9活塞、10活塞环、11活塞销、12滚针轴承、13火花塞、14冷却循环水道、15进气道、16排气道、17机油箱、18活塞销运动轨道、19限制活塞销往复运动槽道、20进气延时槽道、21机油泵、22从动齿轮轴、23主动齿轮、24从动齿轮、25后端盖主轴承、26前端盖主轴承、27冷却循环水道入口、28冷却循环水道出口、29弹簧、30高压进气孔、31高压封气环、32隔气挡块、33防排气倒流止回阀片。
具体实施方式：
参考上述附图，一种旋转活塞燃气轮发动机，含有缸体1、前、后端盖2、3合成壳体；前、后端盖2、3与缸体贴合面分别设置有与压气转子4和燃气转子5不同心的活塞销运动轨道18；压气转子4和燃气转子)上设置有限制活塞销往复滑动槽道19；缸体上适当位置分别设有进、排气道15、16、火花塞13、冷却循环水道14和机油箱17，在对应进气道15的内壁面设置有延时环形进气槽道20；该冷却循环水道14设有入口27和出口28；后端盖3安装有机油泵21、从动齿轮轴22、从动齿轮24、主轴承25；前端盖2安装有主轴承26和冷却循环水道14；压气转子4和燃气轮转子5与主动齿轮23装于发动机主轴6上；压气转子4和燃气轮转子5及N个活塞9与N个活塞销11、N个限制活塞销滑动槽道19包围在合成的壳体中；其特征在于所述的旋转活塞燃气轮发动机内设有燃气轮转子5外径与缸体1内径是同径的圆柱体呈滑动间隙接触；燃气轮转子5上设有N个均布的燃烧室7与压气转子上设有的N个气缸数量相对应；压气转子和燃气轮转子作同速同心的旋转运动；压气转子4作旋转运动时，气缸室8中的活塞9旋转至上死点时，气缸室8中被压缩的高压气体通过高压进气孔30进入燃气轮转子5上设有的对应的燃烧室7内膨胀做功；压气转子4和燃气轮转子5与缸体1内壁面通过高压密封环31隔开分别构成各自独立的密封单元。
所述的燃气轮转子5上设有径向面上中心对称均布N个燃烧室7，由其径向面与缸体1柱体内壁面构成腔体，高压密封环31与缸体1柱体内壁面呈滑动间隙接触密封；在活塞压缩终点的缸体1柱体外壁面上设置有可上下滑动的高压隔气挡块32，高压隔气挡块32的头部套装弹簧29，当燃气轮转子5上的燃烧室7旋转经过高压隔气挡块32底部时，随着燃气轮转子5的旋转使燃烧室7的容积逐渐增大，爆燃的高压混合气体推动燃气轮转子5上的燃烧室7的径向面旋转。
所述的压气转子4和燃气轮转子5是整体结构，也可以制造成钢性连接的整体，对于制造大型、超大型的旋转活塞燃气轮发动机，压气转子4和燃气轮转子5可分别制造加工，钢性连接成整体装于发动机主轴6上；压气转子4和燃气轮转子5设有限制活塞销随活塞在气缸内作往复滑动槽道19；压气转子4与燃气轮转子5设有限制活塞销随活塞在气缸内作往复滑动槽道19数量相等。
所述的缸体1柱体外壁进气口15对应的缸体1柱体内壁面，设置有延时环形进气槽道20，以满足发动机快速扫气。
所述的缸体1柱体外壁排气口16内，设置有防排气倒流止回阀片33。
图1为本发明旋转活塞燃气轮发动机的工作循环原理图，表示出旋转活塞燃气轮发动机旋转过程中，压气转子各缸与燃气轮转子各燃烧室的运动状态；图中，1号活塞已快完成吸气，2号活塞在压缩过程中，3号活塞处在压缩终了即将进入点火的位置，4号活塞对应的燃气轮转子上的燃烧室在膨胀作功位置，5号活塞对应的燃气轮转子上的燃烧室与排气通道连通进行排气状态；
图2为图1中的压气转子带动活塞旋转逆时针转了144度后，发动机工作循环原理图，图中，1号活塞处在压缩终了的位置，高压燃气通过高压进气孔即将进入点火的位置，2号活塞对应的燃气轮转子上的燃烧室在膨胀作功位置，3号活塞对应的燃气轮转子上的燃烧室与排气通道连通进行排气状态，4号活塞已快完成吸气，5号活塞在压缩过程中，压气转子和燃气轮转子旋转一周，各个缸、各个燃烧室分别都完成一次吸气-压缩-膨胀作功-排气的工作循环；图中显示压气转子和燃气轮转子与定子缸体呈间隙接触，转子与缸体同心，活塞销与活塞跟随转子作同速但不同心的旋转，活塞作伸缩往复运动。
图3相应显示出旋转活塞燃气轮发动机相关部件配置，发动机各缸、各个燃烧室处在的工作循环状态；图中显示在缸体上设置有冷却循环水道14、机油箱17、滚针轴承12安装在活塞销运动轨道18内。
图5后端盖3靠缸体面视图，显示出设置有活塞销运动轨道18、冷却循环水入口27，冷却循环水出口28、冷却循环水道14。
图6前端盖2靠缸体面视图，显示出设置有活塞销运动轨道18、冷却循环水道14。
图7为压气转子和燃气轮转子一体的基本结构视图，显示出一种结构的压气转子设置了N个均布的对置中心的气缸室8和燃气轮转子设置了N个均布的对置中心的燃烧室7。
图8为压气转子与燃气轮转子一体的A-A剖视图。
图9活塞基本结构视图。显示出活塞顶部是与缸体同弧的曲面，上部开有活塞环槽10。
综上所述，本发明旋转活塞燃气轮发动机结构设计合理，构思新颖，发明创造技术方案独特，其具有结构紧凑且简化，运转平稳振动小，生产成本节省，可实现发动机连续平稳作功，且扭矩力臂长(转子半径大，压缩后的混合燃气爆燃力直接作用在燃气轮转子径向面上)，机械效率高，同时可大幅降低燃油消耗等特性；该发动机可作为汽车动力，亦可作为中小型航空动力和坦克动力等。按此方案实施，一种低转速大扭矩、环保、节能效果显距的新型旋转发动机，完全能够满足市场需求，将给国家带来巨大的经济效益，造福于人类的优越效果。
