双圆式气动机制造技术

一种旅转式气（汽）动机械特点是，当具有一定压力的气（汽）体作用于密封在汽道内的滑块上时，滑块滑动并带动转轮旋转，转轮轴则直接形成扭力输出。它克服了活塞机的曲轴转角（正弦）损耗、活塞往返时的惯性损耗；也克服了汽轮机的泄漏汽流损耗、端壁和二次流损耗以及排汽损耗等。因此用于蒸汽发电、蒸汽机车和其他以气体压力为推动力的机械中，可节省能源。如果采用本机，以压缩空气为推动力而制成的小型代步工具，将优越于充电小型交通机械。（*该技术在1996年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本适用新型是一种以具有一定压力的气体(含蒸汽在内，以下通用气书写)为推动力的连续旋转的动力机械。现有的以气体的压力做为动力的机械主要有活塞式蒸汽机、叶片式蒸汽轮机和其他叶片式气动机。(即以压缩空气为动力的机械)前两种机械一般用于获得大功率输出的机械，如蒸汽机车、火力发电和其他蒸汽动力机械，后一种一般用于小型高速旋转机械方面。活塞式蒸汽机为人类的进步作出了划时代的伟大贡献，然而它美中不足的是存在有活塞往返时的惯性损耗；连杆与活塞运动方向之间的夹角损耗；上下两止点间的曲轴旋转角度损耗等。叶片式气轮机后来居上，得到了广泛的应用，但它的缺点是有间隙洩漏气流损耗；有反射气流损耗；有侧压损耗和排气压力损耗等。以上两种机械的这些损耗，目前还没有克服的有效办法。本适用新型的目的是提供一种具有活塞式机械的较好的密封性能，又具有叶片式气轮机械的连续转动的特点的新型动力机械，以节省能源。本适用新型是以如下的方式实现的在一个圆形的金属圆盘上，设置有一个圆环形沟槽，将一个两边带有突起台阶的圆环，镶入圆盘的沟槽之内，形成一个如圆形铁桶状。在圆环内，安装一个直径小于圆环直径的转轮，该转轮的轴心与圆环的圆心，采用“不同心”的位置组装。使转轮与圆环形成一边较宽、像“月牙”形状的汽道；另一边则间隙很小、又不能相互摩擦的密封之处。在转轮上设有滑块。此滑块在弹簧和旋转时离心力的作用下，始终触及“月牙”形汽道圆环的内壁上。滑块的作用是直接承受气压，带动转轮旋转。在转轮上，安装有密封环、密封块等，其功用是阻止有用气体洩漏。最后，还要有一个与前面提到的相同的圆盘，盖在转轮、圆环等组合体的上面，与转轮保持应有的小间隙，对准圆环上的凸起台阶、盖好、固定，把转轮密封在其中，这就是双圆式气动机的汽道装置。归纳起来就是两个圆盘，中间夹固着一个圆环，内中安装一个转轮总成，转轮轴装配在两个圆盘的轴孔上。这就是一台单汽道的双圆气动机、类似一台单缸活塞机。如果有三个圆盘，中间夹固着两个圆环，内中安有两个转轮，这就是一台两汽道的双圆气动机。以此类推，双圆式气动机可以有多个汽道组成。为了抵消由于“不同心”的安装引起的振动，如果是两个或者两个以上汽道的双圆机，就要将两个汽道的最宽处错开，形成180°的“相位”差；如若采用三个汽道的双圆机，则其汽道的安装“相位”差应是120°。另外，由于汽道的厚度不同，滑块的重量也不同，所以既要考虑角度配合，又要考虑重量的匹配，以达到抵消振动，平稳运转的目的。双圆式气动机与现有的活塞式蒸汽机和蒸汽轮机相比，有制造简单、节省能源的可取之处。下面通过图6，首先与活塞式蒸汽机加以对比。图6(一)是活塞机曲轴从0°开始运转图。图6(二)是与(一)相对应的曲线。图6(二)的横座标是活塞机曲轴旋转的角速度，用(ω)表示。纵座标是蒸汽压力，用(P)表示。线(1)表示一恒定汽压的蒸汽输给活塞机，也就是作用在活塞顶部的压力。虚线(2)，是当活塞受到来自(1)的汽压后，垂直向下移动，而连杆的另一端则随曲轴做圆周运动，所以连杆倾斜于活塞移动方向，形成连杆夹角，这样连杆传给曲轴的力就有了损耗。分析表明，这一夹角损耗是以余弦的方式出现的，并附在线(1)的下方，我们称它为“余弦”损耗。这一损耗的大小，决定于曲柄长度和连杆长度。反映在图形上则是线(2)占去了线(1)以下的一些面积。曲线(3)是曲轴实际接收到连杆传来的压力后，在旋转过程中所能输出的扭力曲线。图6(一)与图6(二)两图是对应着的，不难看出，图6(二)是一个正弦曲线，所以我们也可称曲轴的这一损耗为正弦损耗。这个正弦损耗是较大的，占去了线(1)以下，从0°～180°之间的两个近似三角形的面积，实际有效功率是正弦形所含面积，此正弦所含面积占(1)线以下，从0°～180°方形面积内的0.635倍。(即 (π)/2 )如果再减去连杆的余弦损耗，曲轴输出的有效扭力也只有活塞受力的0.6倍左右了。因此可以认为一切由移动变成转动的机械，都存在着“正弦”损耗和“余弦”损耗。以上的分析还没包括活塞往返时(含连杆往返时)的惯性损耗。总的来说，活塞机的效率不算是高的。图6(三)是双圆机的工作曲线图。横座标是双圆机旋转的角速度，在此令它与图6(二)的角速度相等，用(ω)表示。纵座标是气压，用(P)表示。线(1)与图6(二)的线(1)相同，均为相等的一恒定汽压作用在活塞机和双圆机的工作部件上。线(4)是双圆机的工作部件(即滑块)受到来自线(1)的压力曲线；也是转轮半径受到线(1)的压力形成力矩的曲线；也是双圆机轴实际输出的扭力曲线。从气压输进来，到转轮轴输出扭力，中间没有其他转換损耗，(摩擦力除外)而是直接形成输出扭力的。另外，活塞机的工作行程最大也只能在曲轴转角的180°以内，而双圆机可以超过180°，它的工作行程可达到270°～280°的旋转角度，工作行程延长了许多。在设计过程中，只要将它的排汽孔设在距离进汽孔270°～280°左右的弧度处即可。当滑块运行到排汽孔时，线(4)突然下降，表示废汽排除。在对活塞机和双圆机都不考虑摩擦力的情况下，从图6中可以看出双圆机比活塞机的效率是高的，至少，也高出1倍以上。所以说双圆机是节省能源的。其次，再将双圆式气动机与蒸汽轮机简单加以比较。蒸汽轮机的第一个问题就是漏汽损耗。转子叶片的顶端同涡轮机圆筒(机匣)的内壁之间存在着间隙(3)，这就导致一部分汽流由此流到叶片背后。另外，转子叶片间也存在有一定的漏汽汽流。第二就是反射汽流。当高压蒸汽以与涡轮轴相平行的方向吹向叶片时，由于叶片的面积和角度不同，所以就产生了不尽相同的反射汽流，这些反射汽流相互作用、“入射”汽流与反射汽流在叶面上的相互作用等，损耗了一部分汽体的动能。第三就是汽流与涡轮旋转方向的转換损失。蒸汽流吹向涡轮的方向，并不是涡轮旋转的方向而是成90°。当蒸汽流(或入射汽流)作用在大约成45°角的叶片上时，使叶片上面承受着两个主要的力一个是对涡轮产生“侧压”的轴向力；另一个是反射汽流的“反作用力”，促进涡轮旋转的是后一种“反作用力”。“侧压”力消耗在对涡轮的轴向损失上。因为反射汽流的反射方向不尽相同，所以它所形成的反作用力，也不是全都能转換成旋转力的。第四就是排汽损失。涡轮式蒸汽轮机，排出的汽流较大，排出的汽温也较高，静压也较大。双圆式气动机由于密封性能较好，能将气体压力直接转換成所需要的扭力，中间环节损耗很小，所以它较蒸汽轮机效率高。双圆式气动机的最高转速将是低于汽轮机、高于活塞机的。以下结合附图，对本适用新型的结构、作用等作进一步描述。图1是双圆式气动机(无上盖圆盘)的俯视略图。图2、3是双圆式气动机的转轮、密封环、密封块的视图。图4是双圆式气动机滑块总成图。图5是双圆式气动机多个汽道组合示意图。图6是双圆式气动机与活塞式蒸汽机耗能对比图。首先参照图1，说明双圆式气动机的工作原理和各部件的构成及作用。由蒸汽锅炉或具有一定压力的空气容器中送来的气体(2)，经过进气管(1)和圆环(4)上的进气孔(3)，而进入“月牙”形汽道(10)中，并作用在滑块(7)上。汽道(10)是由圆环(4)和转轮(5)，因采用“不同圆心”的装配所形成这就是转轮(5)的直径小于圆环(4)的直径，在确保一个方向上(即图1的上方)间隙最小、且又不互相摩擦的本文档来自技高网...

【技术保护点】
由圆环（４）、端盖（４２）和转轮（５）、滑块组合（７）组成的双圆式气动机，是以气（汽）体压力为推动力的转动机械，其特征是由于转轮（５）的轴心与圆环（４）的圆心是采用不同圆心的方式安装，从而在圆环（４）、转轮（５）与端盖（４２）之间，形成了一个“月牙”形空间即汽道（１０），在汽道（１０）的两端设有进汽装置与排汽装置。

【技术特征摘要】
1.由圆环(4)、端盖(42)和转轮(5)、滑块组合(7)组成的双圆式气动机，是以气(汽)体压力为推动力的转动机械，其特征是由于转轮(5)的轴心与圆环(4)的圆心是采用不同圆心的方式安装，从而在圆环(4)、转轮(5)与端盖(42)之间，形成了一个“月牙”形空间即汽道(10)，在汽道(10)的两端设有进汽装置与排汽装置。2.根据权利要求1所述的气动机，其特征是由于转轮(5)与圆环(4)是不同心安装的，所以一边形成了较宽的月牙形汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜凤阁，
申请(专利权)人：姜凤阁，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]