一种定轨转子泵及定轨转子泵组合增压内燃发动机。定轨转子泵内，转子轴(4)贯穿转子(3)，转子(3)与气缸(1)内壁之间为相内切的状态，至少一侧的气缸端盖(2)的内侧固定有凸起的定轨(8),定轨(8)与气缸(1)呈同心设置，转子(3)贯穿气缸端盖(2)和定轨(8)，沿转子(3)的外圆周面设有活塞(6)，活塞(6)通过活塞转轴(7)与转子(3)转动连接，转子(3)上设有活塞槽(5)，活塞(5)设置于活塞槽(5)内，活塞(6)包括顶弧面(12)、底弧面(10)和侧弧面(11)，活塞(6)的三个角之间的连线构成等边三角形，活塞(6)的顶端角与气缸(1)内壁保持接触，活塞(6)的底弧面(10)和定轨(8)外圆周面为相外切的状态，活塞(6)围绕定轨(8)作曲线运动。
1.一种定轨转子泵，包括气缸、位于气缸两侧的气缸端盖(2)和设置在气缸内的转子，转子轴(4)贯穿转子，气缸端盖(2)和气缸固定连接，其特征在于:转子与气缸内壁之间为相内切的状态，至少一侧的气缸端盖(2)的内侧固定有凸起的定轨，定轨与气缸呈同心设置，转子轴(4)贯穿气缸端盖(2)和定轨，沿转子的外圆周面设有活塞(6)，活塞(6)通过活塞转轴(7)与转子转动连接，活塞转轴(7)固定在转子上，活塞(6)绕活塞转轴(7)做圆周摆动，转子上设有活塞槽(5)，活塞槽(5)贯通于圆柱形转子(3)的轴向两端，活塞(6)设置于活塞槽(5)内，活塞(6)包括顶弧面(12)、底弧面(10)和侧弧面(11),活塞(6)的三个角之间的连线构成等边三角形，活塞转轴(7)的轴心位于与转子同心的同一半径的圆周线上，活塞(6)的顶端角与气缸内壁保持接触，活塞(6)的底弧面(10)和定轨外圆周面为相外切的状态，活塞(6)围绕定轨作曲线运动；所述转子为圆柱形转子(3)，圆柱形转子(3)的端面设有环状凹槽(9)，定轨伸入圆柱形转子(3)端面的环状凹槽(9)内；所述气缸为椭圆形气缸(1')，定轨为椭圆形定轨(8')，圆柱形转子(3)与椭圆形气缸(1')呈同心设置，转子轴(4)同心贯穿椭圆形定轨(8')和气缸端盖(2)，因此圆柱形转子(3)、转子轴(4)、椭圆形定轨(8')和椭圆形气缸(1')呈同心设置，椭圆形定轨(8')的外表面与椭圆形气缸(1')内表面之间的距离处处为等值，活塞(6)围绕椭圆形定轨(8')作椭圆曲线运动。
2.一种定轨转子泵，包括气缸、位于气缸两侧的气缸端盖(2)和设置在气缸内的转子，转子轴(4)贯穿转子，气缸端盖(2)和气缸固定连接，其特征在于:转子与气缸内壁之间为相内切的状态，至少一侧的气缸端盖(2)的内侧固定有凸起的定轨，定轨与气缸呈同心设置，转子轴(4)贯穿气缸端盖(2)和定轨，沿转子的外圆周面设有活塞(6)，活塞(6)通过活塞转轴(7)与转子转动连接，活塞转轴(7)固定在转子上，活塞(6)绕活塞转轴(7)做圆周摆动，转子上设有活塞槽(5)，活塞槽(5)贯通于圆柱形转子(3)的轴向两端，活塞(6)设置于活塞槽(5)内，活塞(6)包括顶弧面(12)、底弧面(10)和侧弧面(11),活塞(6)的三个角之间的连线构成等边三角形，活塞转轴(7)的轴心位于与转子同心的同一半径的圆周线上，活塞(6)的顶端角与气缸内壁保持接触，活塞(6)的底弧面(10)和定轨外圆周面为相外切的状态，活塞(6)围绕定轨作曲线运动；所述转子为圆柱形转子(3)，圆柱形转子(3)的端面设有环状凹槽(9)，定轨伸入圆柱形转子(3)端面的环状凹槽(9)内；所述转子固定套在转子轴(4)上，转子与转子轴(4)同心设置，气缸为圆筒形气缸(1)，定轨为圆柱形定轨(8)，所述圆柱形转子(3)偏心置于圆筒形气缸(1)内，圆柱形转子(3)与圆筒形气缸(1)之间的偏心值为圆柱形转子(3)和圆筒形气缸(1)的半径差值，转子轴(4)偏心贯穿气缸端盖(2)和圆柱形定轨(8)，活塞转轴(7)的轴心与环状凹槽(9)外周线之间的距离小于环状凹槽和圆柱形转子半径差的1/
3.据权利要求2所述的定轨转子泵，其特征在于：所述圆柱形定轨为一套筒(801)，一套筒(801)呈圆筒状，其内表面和外表面靠近气缸端盖处(2)处分别设有内齿和外齿，对应的在转子轴(4)外表面设有外齿，套筒(801)内表面的内齿与转子轴(4)外表面的外齿相啮合；
圆柱形转子(3)至少一侧的端面固定设置内齿环，内齿环的内齿与套筒(801)的外齿相啮合，套筒(801)的外圆周平滑面与活塞底弧面保持相切的状态。
4.根据权利要求2所述的定轨转子泵，其特征在于：所述气缸为圆筒形气缸(1)，定轨为圆柱形定轨(8)，转子轴和圆柱形定轨呈一体式结构，圆柱形定轨(8)偏心贯穿气缸端盖(2)和转子，与圆柱形定轨(8)的端面对应的气缸端盖(2)上设有圆形凹槽，圆柱形定轨(8)和圆筒形气缸(1)同心，所述转子为圆筒形转子(3')，圆筒形转子(3')偏心置于圆筒形气缸(1)内，圆筒形转子(3')与圆筒形气缸(1)之间的偏心值为圆筒形转子(3')和圆筒形气缸(1)的半径差值，圆筒形转子(3')包括转子环(301)和固定于转子环(301)两端的固定环(302)，固定环(302)伸入气缸端盖上的圆形凹槽内，固定环(302)的内表面设有内环齿(27)，对应的在圆柱形定轨(8)外表面设有外环齿(28)，内环齿(27)与外环齿(28)相啮合，活塞转轴(7)的轴心位于与圆筒形转子(3')同心的同一半径的圆周线上，活塞转轴(7)的轴心与环状凹槽(9)外周线之间的距离小于环状凹槽和圆柱形转子半径差的1/2，活塞(6)围绕圆柱形定轨(8)作圆周运动。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的定轨转子泵，其特征在于：在活塞底弧面(10)和圆柱定轨(8)的外周面之间设置活塞承托件(29)，每个活塞对应一个承托件，承托件随活塞同步沿圆柱定轨做圆周运动，活塞承托件(29)包括上弧面和下弧面，其中上弧面与活塞底弧面的弧度相等，下弧面与圆柱定轨外周面的弧度相等，活塞承托件(29)上弧面和下弧面的长度不大于活塞底弧面的长度。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的定轨转子泵，其特征在于：所述活塞(6)为扇形活塞时，其底弧面(10)和侧弧面(11)的半径为圆筒形气缸(1)和圆柱形定轨(8)的半径差值，底弧面(10)和侧弧面(11)的弧度均为60°，顶弧面(12)的弧度等于圆柱形气缸(1)内壁的弧度，顶弧面(12)与活塞转轴(7)相内切，底弧面(10)运转的幅度不超过圆柱形转子(3)的外圆周面。
7.根据权利要求1所述的定轨转子泵，其特征在于：所述活塞(6)为扇形活塞时，其底弧面(10)和侧弧面(11)的半径为椭圆形气缸(1')内表面和椭圆形定轨(8')外表面之间的距离值，底弧面(10)和侧弧面(11)的弧度均为60°，顶弧面(12)的弧度小于椭圆形气缸(1')内壁曲线的最小弧度值，顶弧面(12)与活塞转轴(7)相内切，底弧面(10)运转的幅度不超过圆柱形转子(3)的外圆周面。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的定轨转子泵，其特征在于：以圆柱形转子(3)和气缸内壁的内切切点为界，圆柱形转子(3)顺时针方向运转时，左侧气缸壁上至少设置两个进口(13)，右侧气缸壁设置一个出口(14)；圆柱形转子(3)逆时针方向运转时，右侧气缸壁上至少设置两个进口(13)，左侧气缸壁设置一个出口(14)。
9.根据权利要求6所述的定轨转子泵，其特征在于：活塞(6)的顶端角处设有密封装置(19),密封装置包括半圆柱体主封条(20)和扇形卡板(21)，半圆柱体主封条(20)的一面与气缸内壁接触，半圆柱体主封条(20)与气缸内壁的接触面与圆筒形气缸(1)内壁的弧度相同，半圆柱体主封条(20)的圆心设置在活塞顶端角与圆筒形气缸内壁的接触线上，在半圆柱体主封条(20)与气缸内壁的接触面上设有至少一条密封槽(23)，密封槽(23)内设有密封条(24)，半圆柱体主封条(20)的两端分别安装有扇形卡板(21)，扇形卡板(21)与半圆柱体主封条同心，扇形卡板(21)的一端与半圆柱体主封条(20)固定连接，另一端的内侧设有圆弧凸条(22)，对应的在扇形活塞上相设有圆弧凹槽，圆弧凸条(22)设置在圆弧凹槽内。
10.根据权利要求1-4任意一项所述的定轨转子泵，其特征在于：各气缸端盖上均设有转子冷却口(18)和定轨、活塞槽通联。
11.一种定轨转子泵组合增压内燃发动机，其特征在于：该发动机由至少两个权利要求
1-10所述的设置在同一转子轴上的定轨转子泵组合连接而成。
12.根据权利要求11所述的定轨转子泵组合增压内燃发动机，其特征在于：所述定轨转子泵组合增压内燃发动机由一个作为压缩机使用的定轨转子泵和一个作为内燃发动机使用的定轨转子泵固定连接组成，或者由一个作为压缩机使用的定轨转子泵和两个作为内燃发动机使用的定轨转子泵固定连接组成，或者由一个作为内燃发动机使用的定轨转子泵和两个作为压缩机使用的定轨转子泵固定连接组成。
13.根据权利要求11或12所述的定轨转子泵组合增压内燃发动机，其特征在于：所述相邻两定轨转子泵的气缸端盖(2)呈一体式结构，形成共用的气缸端盖(2)。
14.根据权利要求13所述的定轨转子泵组合增压内燃发动机，其特征在于：在相邻两定轨转子泵共用的气缸端盖(2)上设有至少一个圆筒形喷气微孔(15)，该喷气微孔为作为压缩机使用的定轨转子泵的出口，同时为作为内燃发动机使用的定轨转子泵的进口，该喷气微孔附近的作为内燃发动机使用的定轨转子泵的气缸上设有燃料喷嘴(16)和至少一支火花塞(17)。
15.根据权利要求11或12所述的定轨转子泵组合增压内燃发动机，其特征在于：相邻气缸的半径相同时，作为压缩机使用的定轨转子泵轴向长度大于作为内燃发动机使用的定轨转子泵轴向长度时，使作为压缩机使用的定轨转子泵气缸容积大于作为内燃发动机使用的定轨转子泵气缸容积。
16.根据权利要求11所述的定轨转子泵组合增压内燃发动机，其特征在于：以经过气缸内壁和圆柱形转子切点的气缸直径线为界，相邻两圆柱定轨转子泵的气缸径向设置偏角，该偏角不大于60°。
17.根据权利要求12所述的定轨转子泵组合增压内燃发动机，其特征在于：作为内燃发动机使用的相邻扇形活塞之间的圆柱形转子上设有燃烧槽。
定轨转子泵及定轨转子泵组合增压内燃发动机
技术领域
[0001] 本发明涉及转子泵，尤其是定轨转子泵及定轨转子泵组合增压内燃发动机。
背景技术
[0002] 当前发动机领域主要采用往复式运动活塞发动机、转子发动机和涡轮式发动机。其中，作为最早出现的往复式运动活塞发动机，尽管经过不断地技术改造和完善，其性能得到极大的提高，但是由于受自身结构和运动方式的制约，仍然难以满足目前机械高转速运动条件的要求。针对上述问题，转子发动机才应运而生，其中具有代表性是汪克尔转子发动机。与往复式运动活塞发动机相比，汪克尔转子发动机具有结构简单、效率高等显著优点。
但是汪克尔转子发动机的特有三角形转子在实际应用中也存在明显的缺陷，三角转子各端角与气缸内壁的接触面极其狭小，仅仅依靠各端角处设置单一划片装置难以解决燃烧室里混燃气体密封性差、油耗大的问题，从而使其效率难以充分发挥，这也是该转子发动机难以取代往复式活塞发动机的主要原因之一。涡轮发动机虽然具有显著的特性，但是从性价比考虑，主要还是适合长时间匀速运转条件下使用，如航空发动机。综上所述，转子发动机在汽车发动机领域具有明显的优势，如能克服现有的技术缺陷，其开发前景广阔。
[0003] 另外，随着环保和节能理念的强化，各国限制发动机减排标准越来越高，治理措施越来越严格。作为提高发动机功效和有效节能手段之一的增压技术被普遍使用，而增压离不开压缩机，现在普遍采用涡轮增压技术，虽然是利用排放废气实现节能效果，但是涡轮增压方式的主要缺陷还在于低速运转条件下，增压效果不明显。其他类形的机械增压器也存在不同程度消耗发动机动能的缺点。因此需要一种能适应不同转速条件下保持稳定增压并且降低发动机动能耗的增压技术设备，以实现转子发动机的高效节能效果。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服现有发动机存在的缺陷，提出了一种定轨转子泵及由多个定轨转子泵组合而成的定轨转子泵组合增压内燃发动机，结构紧凑，体积小，重量轻，运转平稳，密封性能好，增压性能稳定，功效高，节能效果显著。
[0005] 本发明是采用以下的技术方案实现的：一种定轨转子泵，包括气缸、位于气缸两侧的气缸端盖和设置在气缸内的转子，转子轴贯穿转子，气缸端盖和气缸固定连接，其中，转子与气缸内壁之间为相内切的状态，至少一侧的气缸端盖的内侧固定有凸起的定轨，定轨与气缸呈同心设置，转子轴贯穿气缸端盖和定轨，沿转子的外圆周面设有活塞，活塞通过活塞转轴与转子转动连接，活塞转轴固定在转子上，活塞绕活塞转轴做圆周摆动，转子上设有活塞槽，活塞槽贯通于圆柱形转子的轴向两端，活塞设置于活塞槽内，活塞包括顶弧面、底弧面和侧弧面，活塞转轴的轴心位于与转子同心的同一半径的圆周线上，活塞的三个角之间的连线构成等边三角形，活塞的顶端角与气缸内壁保持接触，活塞的底弧面和定轨外圆周面为相外切的状态，活塞围绕定轨作曲线运动。
[0006] 本发明中，所述转子可以为圆柱形转子，此时圆柱形转子的侧面设有环状凹槽，定轨伸入圆柱形转子端面的环状凹槽内。
[0007] 所述气缸为圆筒形气缸，定轨为圆柱形定轨，转子固定套在转子轴上，转子与转子轴同心设置，所述圆柱形转子偏心置于圆筒形气缸内，圆柱形转子与圆筒形气缸之间的偏心值为圆柱形转子和圆筒形气缸的半径差值，转子轴偏心贯穿气缸端盖和圆柱形定轨，活塞转轴的轴心与环状凹槽外周线之间的距离小于环形凹槽和圆柱形转子半径差的1/2，活塞围绕圆柱形定轨作圆周运动。所述活塞为扇形活塞时，其底弧面和侧弧面的半径为圆筒形气缸和圆柱形定轨的半径差值，底弧面和侧弧面的弧度均为60°，顶弧面的弧度等于圆柱形气缸内壁的弧度，顶弧面与活塞转轴相内切，底弧面运转的幅度不超过圆柱形转子的外圆周面。以圆柱形转子和圆筒形气缸内壁的内切切点为界，圆柱形转子顺时针方向运转时，左侧气缸壁上至少设置两个进口，右侧气缸壁设置一个出口；圆柱形转子逆时针方向运转时，右侧气缸壁上至少设置两个进口，左侧气缸壁设置一个出口。
[0008] 所述圆柱形定轨可以为一套筒，套筒呈圆筒状，其内表面和外表面靠近气缸端盖处分别设有内齿和外齿，对应的在转子轴外表面设有外齿，套筒内表面的内齿与转子轴外表面的外齿相啮合；圆柱形转子至少一侧的端面固定设置内齿环，内齿环的内齿与套筒的外齿相啮合，套筒的外圆周平滑面与活塞底弧面保持相切的状态。
[0009] 所述转子轴和圆柱形定轨可以呈一体式结构，圆柱形定轨偏心贯穿气缸端盖和转子，与圆柱形定轨的端面对应的气缸端盖上设有圆形凹槽，圆柱形定轨和圆筒形气缸同心，所述转子为圆筒形转子，包括转子环和固定于转子环两端的固定环，固定环伸入气缸端盖上的圆形凹槽内，固定环的内表面设有内环齿，对应的在圆柱形定轨外表面设有外环齿，内环齿与外环齿相啮合。
[0010] 在活塞底弧面和圆柱定轨的外周面之间可以设置活塞承托件，每个活塞对应一个承托件，承托件随活塞同步沿圆柱定轨做圆周运动，活塞承托件包括上弧面和下弧面，其中上弧面与活塞底弧面的弧度相等，下弧面与圆柱定轨外周面的弧度相等，活塞承托件上弧面和下弧面的长度不大于活塞底弧面的长度。
[0011] 所述气缸也可以为椭圆形气缸，此时定轨为椭圆形定轨，圆柱形转子与椭圆形气缸呈同心设置，转子轴同心贯穿椭圆形定轨和气缸端盖，因此圆柱形转子、转子轴、椭圆形定轨和椭圆形气缸呈同心设置，椭圆形定轨的外表面与椭圆形气缸内表面之间的距离处处为等值，活塞围绕定轨椭圆形定轨作椭圆曲线运动。所述活塞为扇形活塞时，其底弧面和侧弧面的半径为椭圆形气缸内表面和椭圆形定轨外表面之间的距离值，底弧面和侧弧面的弧度均为60°，顶弧面的弧度小于椭圆形气缸内壁曲线的最小弧度值，顶弧面与活塞转轴相内切，底弧面运转的幅度不超过圆柱形转子的外圆周面。以圆柱形转子和椭圆形气缸内壁的切点为界，形成左右两个对称的容积腔，两容积腔内分别设置进口和出口，两容积腔同时进气和排气。
[0012] 顶弧面与圆筒形气缸内壁接触的一角为顶端角。活塞的顶端角处可以设有密封装置，密封装置包括半圆柱体主封条和扇形卡板，半圆柱体主封条的一面与气缸内壁接触，半圆柱体主封条与气缸内壁的接触面与圆筒形气缸内壁的弧度相同，半圆柱体主封条的圆心设置在活塞顶端角与圆筒形气缸内壁的接触线上，在半圆柱体主封条与气缸内壁的接触面上设有至少一条密封槽，密封槽内设有密封条，半圆柱体主封条的两端分别安装有扇形卡板，扇形卡板与半圆柱体主封条同心，扇形卡板的一端与半圆柱体主封条固定连接，另一端的内侧设有圆弧凸条，对应的在扇形活塞上相设有圆弧凹槽，圆弧凸条设置在圆弧凹槽内。
[0013] 为了减少运转的惯性力，扇形活塞可采用空腔形，减轻活塞的重量，活塞的底弧面设腔口。各气缸端盖上设置有转子冷却口和定轨、活塞槽通联，利用循环机油使运转部件降温。
[0014] 本发明还包括一种定轨转子泵组合增压内燃发动机，该发动机由上述至少两个设置在同一转子轴上的定轨转子泵组合连接而成。
[0015] 所述定轨转子泵组合增压内燃发动机由一个作为压缩机使用的定轨转子泵和一个作为内燃发动机使用的定轨转子泵固定连接组成，或者由一个作为压缩机使用的定轨转子泵和两个作为内燃发动机使用的定轨转子泵固定连接组成，或者由一个作为内燃发动机使用的定轨转子泵和两个作为压缩机使用的定轨转子泵固定连接组成。
[0016] 所述相邻两定轨转子泵的气缸端盖呈一体式结构，形成共用的气缸端盖。两相邻的气缸端盖可以固定连接在一起。
[0017] 在相邻两定轨转子泵共用的气缸端盖上设有至少一个圆筒形喷气微孔，该喷气微孔为作为压缩机使用的定轨转子泵的出口，同时为作为内燃发动机使用的定轨转子泵的进口，该喷气微孔附近的作为内燃发动机使用的定轨转子泵的气缸上设有燃料喷嘴和至少一支火花塞。
[0018] 在相邻气缸半径相同的前提下，作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵轴向长度大于作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵轴向长度时，使压缩机使用的圆柱定轨转子泵气缸容积大于作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵气缸容积。
[0019] 以经过圆筒形气缸内壁和圆柱形转子切点的气缸直径线为界，相邻两圆柱定轨转子泵的气缸径向设置偏角，该偏角不大于60°。
[0020] 作为内燃发动机使用的相邻扇形活塞之间的圆柱形转子上设有燃烧槽。
[0021] 当圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机包括两个相同缸容的作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵和一个作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵时，作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵位于两个作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵之间，且位于中间的气缸容积小于位于两侧的气缸容积之和；
[0022] 当圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机包括两个相同缸容的作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵和一个作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵时，作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵位于两个作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵之间，且位于中间的气缸容积大于位于两侧的气缸容积之和。
[0023] 本发明的有益效果是：
[0024] (1)本发明中所设计的定轨转子泵由于实现了定轨和气缸内壁的同圆心的定位，使得扇形活塞能够在定轨和气缸内壁之间形成的正圆形轨道作圆周运动，克服了现有类型转子发动机扇形活塞仅仅依靠弹簧或者弹簧片的装置限位的缺陷，确保扇形活塞在高速运转条件下平稳顺滑，不出现偏位现象，能够充分发挥出活塞的功效；
[0025] (2)由于定轨转子泵具备了上述显著效果，所以由其组合而成的增压发动机功率高；
[0026] (3)将定轨转子泵组合增压内燃发动机其中的空气压缩泵的尺寸适当增加，即气缸容积轴向延长，采用增压手段改变相邻转子泵之间的气缸容积差，比现有发动机各种增压技术具有更加明显的优势，该方法解决了现有机械式增压额外耗能，涡轮增压低速状态下响应慢效果差的问题，而且增压能耗小，同时取消了额外的增压设备，使得该内燃发动机结构更加简单、紧凑、轻便；
[0027] (4)所述密封装置的各部件之间的完全吻合式连接，扩大了活塞和气缸内壁的接触面，实现了可增加不同作用密封条的数量，解决了单一封条密封效果差的问题，密封性能明显提高。
附图说明
[0028] 图1为实施例1中圆柱定轨转子泵的径向剖视图；
[0029] 图2为图1所示圆柱定轨转子泵的轴向剖视图；
[0030] 图3为本发明中圆柱定轨转子泵组合增压发动机的径向剖视图；
[0031] 图4为图3所示圆柱定轨转子泵组合增压发动机的轴向剖视图；
[0032] 图5为本发明中密封装置的横向剖视图；
[0033] 图6是本发明中密封装置的轴向剖视图；
[0034] 图7是实施例4中椭圆定轨转子泵的径向剖视图；
[0035] 图8是实施例5中圆柱定轨转子泵的径向剖视图；
[0036] 图9是图8所示圆柱定轨转子泵的轴向剖视图；
[0037] 图10是实施例6中圆柱定轨转子泵的径向剖视图；
[0038] 图11是图10所示圆柱定轨转子泵的轴向剖视图；
[0039] 图12是实施例7中圆柱定轨转子泵的径向剖视图；
[0040] 图13是活塞承托件的立体图。
[0041] 图中：1圆筒形气缸；1’椭圆形气缸；2气缸端盖；3圆柱形转子；3’圆筒形转子；301转子环；302固定环；4转子轴；5活塞槽；6活塞；7活塞转轴；8圆柱形定轨；8’椭圆形定轨；801套筒；9环状凹槽；10底弧面；11侧弧面；12顶弧面；13进口；14出口；15喷气微孔；16燃料喷嘴；17火花塞；18转子冷却口；19密封装置；20半圆柱封条；21扇形卡板；22圆弧凸条；23密封槽；24密封环；25转子环；26转子环凹槽；27内齿环；28外迟缓；29活塞承托件。
具体实施方式
[0042] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0043] 实施例1
[0044] 如图1和图2所示为圆柱定轨转子泵，本发明包括圆筒形气缸1和气缸端盖2，气缸端盖2位于气缸1的两侧，气缸端盖2和气缸1固定连接，圆筒形气缸1和气缸端盖2可以为各自单独的部件，也可以为一侧的气缸端盖与气缸为各自单独的部件，另一侧的气缸端盖与气缸呈一体式结构。
[0045] 圆柱形转子3偏心置于圆筒形气缸1内，圆柱形转子3与圆筒形气缸1之间的偏心值为圆柱形转子3和圆筒形气缸1的半径差值，从而使圆柱形转子3与圆柱形气缸1内壁之间保持相内切的状态。圆柱形转子3的两端面均设有环状凹槽9，气缸端盖2的内侧设有凸起的圆柱形定轨8，圆柱形定轨8可以在一侧的气缸端盖设置，也可以同时在两侧的气缸端盖设置。圆柱形定轨8与圆筒形气缸1呈同心设置，圆柱形定轨8与气缸端盖2可以呈一体式结构。圆柱形转子3固定套在转子轴4上，转子轴4偏心贯穿圆柱形定轨8和圆筒形气缸1，并与其他传动装置连接，圆柱形转子3与转子轴4同心设置。圆柱形定轨8的直径大于转子轴4的直径，小于圆柱形转子3的直径，为了保证圆柱形转子3的强度，圆柱形定轨8的长度不大于圆柱形转子3长度的三分之二。圆柱形定轨8伸入圆柱形转子3端面的环状凹槽9内，环状凹槽9的深度与圆柱形定轨8的长度相对应，环状凹槽的直径大于圆柱形定轨8的直径，并小于圆柱形转子3的直径。
[0046] 沿圆柱形转子3的外圆周面设有至少一个活塞6，活塞6可以沿圆柱形转子的外圆周面平均分布，也可以呈对称分布。活塞6通过活塞转轴7与圆柱形转子3转动连接，活塞转轴7固定在圆柱形转子3上，活塞6绕活塞转轴7做圆周摆动。同时在圆柱形转子3上根据扇形活塞的数量开设有活塞槽5，活塞槽5贯通于圆柱形转子3的轴向两端，活塞6设置于活塞槽5内。活塞槽5的形状和尺寸与活塞6完全吻合，活塞6穿过活塞槽5与圆柱形定轨8接触。活塞6包括顶弧面12、底弧面10和侧弧面11，活塞6的顶端角始终与气缸内壁接触，活塞6的三个角之间的连线构成等边三角形。
[0047] 活塞6与活塞转轴7可以呈一体式结构，此时活塞6为带有活塞转轴的三角形活塞，活塞槽5内设有半圆状凹槽，活塞转轴设置在该半圆状凹槽内，并在该半圆状凹槽内转动。活塞6与活塞转轴7也可以为两个分离的部件，此时活塞转轴7和圆柱形转子3呈一体式结构，此时的活塞为扇形活塞。扇形活塞的底弧面10和侧弧面11的弧度均为60°，底弧面和侧弧面的半径为圆筒形气缸1和圆柱形定轨8的半径差值。从作为活塞转轴圆心的端角点到与气缸内壁接触的顶端角的弧面为顶弧面12，顶弧面12的弧度等于圆柱形气缸1的弧度，其作用在于最大限度地降低缸容余隙，顶弧面12与活塞转轴7相内切。活塞转轴7的轴心均位于与圆柱形转子3同心的同一半径的圆周线上，活塞转轴7的轴心与环状凹槽9外周线之间的距离小于环形凹槽和圆柱形转子半径差的1/2，以保证扇形活塞6的底弧面10和圆柱形定轨
8外圆周面在运转过程中始终保持相外切状态。底弧面10运转的最大幅度以不超过圆柱形转子3的外圆周为限。各扇形活塞围绕圆柱形定轨8作圆周运动。
[0048] 以圆柱形转子3和圆筒形气缸1内壁的切点为界，圆柱形转子3顺时针方向运转时，左侧气缸壁上至少设置两个进口13，右侧气缸壁设置一个出口14。圆柱形转子3逆时针方向运转时，右侧气缸壁上至少设置两个进口13，左侧气缸壁设置一个出口14。设置多个进口的目的是降低吸进过程中相邻活塞间容腔产生的负压。出口14的数量根据扇形活塞的数量决定。当圆柱定轨转子泵单独作为压缩设备使用时，圆柱形转子3无论是顺时针还是逆时针运转，在沿圆柱形转子的转动方向上，活塞最好设置在活塞转轴7的后方。
[0049] 扇形活塞的径向两端面设有密封槽和密封条，气缸两端盖内壁对应圆柱形转子的位置设有圆环形密封槽和密封环24加强密封性。以此为基础，在不影响汽缸整体性能的前提下，在圆柱形转子两端还可增加设置与其半径相等且具有一定厚度的转子环25。转子环25对应气缸端盖内壁上设置转子环凹槽26。为了减少运转的惯性力，扇形活塞可采用空腔形，底弧面设腔口。各气缸端盖上设置有转子冷却口18和活塞槽通联，利用循环机油使运转部件降温。
[0050] 如果圆柱定轨转子泵仅作为一般条件的普通泵和压缩机使用时，仅采取常规密封手段，在扇形活塞顶角端设置狭窄的密封槽，密封槽内置密封条即可实现扇形活塞的密封。或者对扇形活塞顶角端不做任何附加密封措施，这样做使扇形活塞结构相对简单，因此可以降低制作成本。但圆柱定轨转子在高温、高压和高速运转工况下对气缸内部件的密封和润滑要求较高，此时采用如图5所示的密封装置，密封装置19设置在活塞的顶端角处，即活塞的顶弧面沿气缸内壁滑动的角处。该密封装置包括半圆柱体主封条20和扇形卡板21，半圆柱体主封条20的一面与气缸内壁接触，因此半圆柱体主封条20的该面与圆筒形气缸内壁的弧度完全吻合。半圆柱体主封条20的圆心设置在活塞顶端角与圆筒形气缸内壁的接触线上，活塞顶端角为活塞顶弧面与圆筒形气缸内壁的接触角。通过设置半圆柱体主封条20，使密封装置19与气缸内壁的接触面扩大，在半圆柱体主封条20与气缸内壁的接触面上多条密封槽23，密封槽23内分别设有密封条，提高密封效果。半圆柱体主封条20的两端分别安装有扇形卡板21，扇形卡板21与半圆柱体主封条同心，扇形卡板21的一端与半圆柱体主封条20固定连接，另一端的内侧设有圆弧凸条22，对应的在扇形活塞上设有圆弧凹槽，圆弧凸条22设置在圆弧凹槽内，当活塞处于任何角度位置，密封装置19都不会发生脱离现象，密封装置和活塞始终保持顺滑运转状态，从而防止密封装置19在活塞运转过程中发生脱离。设置该密封装置后，活塞6的顶弧面12所承受的作用力是向心力，所以活塞6顶角端与气缸内壁的摩擦力较小。
[0051] 单个的圆柱定轨转子泵可以作为转子泵或压缩机使用。转子泵工作时，带动当圆柱形转子3转动时，扇形活塞转动，由于扇形活塞的底弧面始终与圆柱形定轨8相切，因此扇形活塞始终绕圆柱形定轨8转动。扇形活塞转动过程中，物料从进口13进入扇形活塞之间，扇形活塞转动过程中，对活塞之间的物料进行压缩，被压缩的物料通过出口14排出。
[0052] 实施例2
[0053] 如图3和图4所示为圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机，该发动机由套在同一转子轴上的两个圆柱定轨转子泵串联连接而成。两个圆柱定轨转子泵在同一转子轴上串联后，相邻的气缸端盖2相互重叠，为保证结构的紧凑牢固，两相邻的气缸端盖2可以为一体式结构。其中一个圆柱定轨转子泵起到空气压缩机的作用，另一个圆柱定轨转子泵起到内燃发动机的作用。此时，作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵的出口设置在两转子泵共用的气缸端盖2上，该出口采用圆筒形喷气微孔15，喷气微孔的直径与气缸容积、活塞数量等因素有关，其直径一般为0.1-10mm。同样的，作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵的进口为喷气微孔15，采用喷气微孔的目的是利用气流的喷射作用，强迫混燃气体扰动，提高燃烧效率。该喷气口附近的作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵的气缸1上安装燃料喷嘴16和至少一支火花塞17。如果燃料是柴油，则无需火花塞，直接压燃。喷油嘴则安装在该转子泵的进口附近位置，正对进口可提高燃料雾化效果。在圆柱形转子和气缸内壁内切位置附近安置火花塞。作为内燃发动机使用的相邻扇形活塞之间的圆柱形转子上设有燃烧槽，该燃烧槽使压缩燃气能够摆脱圆柱形转子和气缸内壁切点封闭区的限制，顺利过渡到膨胀做功区域。
[0054] 本实施例中，可以适当增加作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵的轴向长度，其目的是扩大气缸内容积，当作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵轴向长度大于作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵轴向长度时，可以实现增加效果，并且两者的气缸容积差越大，增压值越大，在任何转速条件下都能保持增压性能稳定。
[0055] 以经过圆筒形气缸1内壁和圆柱形转子切点的气缸直径线为准，相邻两气缸径向需设置一定的偏角，该偏角不大于60°，以确保圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机能够充分发挥其功能。同一根转子轴贯穿相邻两气缸，因此两相邻气缸的圆柱形转子不存在径向偏移，因此相邻两圆柱形转子上的扇形活塞径向位置仍然呈重叠和同步运转状态。通过设置该偏角，可以防止内燃发动机内的压缩气体逆流进入压缩机内，在发动机运转状态下，作为压缩机的转子泵的活塞和相对应的燃烧做功转子泵内的活塞始终保持前后位置，有利于内燃发动机完成进气、进一步压缩、燃烧、膨胀做功过程。活塞的顶端角处需设置密封装置。
[0056] 该内燃发动机工作时，作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵首先对空气进行压缩，被压缩的空气通过喷气口15进入作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵内，其中该圆柱定轨转子泵内的活塞在圆柱形转子的转动作用下，依次完成进气、压缩、燃烧和膨胀做功的工序。
[0057] 其它同实施例1。
[0058] 实施例3
[0059] 圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机的组合方式并不限于实施例2中的组合方式，也可以采用以下的组合方式：
[0060] (1)圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机包括两个相同缸容的作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵和一个作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵，作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵位于两个作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵之间，且位于中间的气缸容积小于位于两侧的气缸容积之和；
[0061] (2)圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机包括两个相同缸容的作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵和一个作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵，作为压缩机使用的圆柱定轨转子泵位于两个作为内燃发动机使用的圆柱定轨转子泵之间，且位于中间的气缸容积大于位于两侧的气缸容积之和。
[0062] 上述两种情况下，相邻的圆柱定轨转子泵之间均存在偏转角，该偏角相不大于90°。但是三个圆柱定轨转子泵均被同一根转子轴贯穿。
[0063] 上述两种组合形式的内燃发动机都会共用一个气缸端盖，共用气缸端盖不仅涉及到相邻气缸间存在的偏转角问题，还涉及到气缸部件加工的难度，以及安装的牢固性和便捷性问题。因此，根据实际的生产情况，共用的气缸端盖可以采用以下三种结构方式：(1)中间气缸的两侧端盖和与其相邻的气缸端盖之间均为分离状态；(2)中间气缸的一侧端盖和与其相邻的气缸端盖相互共用，另一侧端盖和与其相邻的气缸端盖为分离状态；(3)中间气缸的两侧端盖和与其相邻的气缸端盖均相互共用。无论哪一种安装方式都不影响转子轴的安装和拆卸。
[0064] 另外也可以采用圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机的再组合方式，即在同一根转子轴上设有多个圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机。
[0065] 其它同实施例1。
[0066] 实施例4
[0067] 如图7所示为椭圆定轨转子泵，与实施例1不同的是，本实施例中的气缸为椭圆形气缸1’，气缸端盖2位于气缸1’的两侧，气缸端盖2和气缸1’固定连接。
[0068] 圆柱形转子3设置在椭圆形气缸1’内，圆柱形转子3与椭圆形气缸1’呈同心设置，且圆柱形转子3与椭圆形气缸1’内壁圆弧的短轴顶点保持相内切的状态，从而形成两个对称的相对封闭的容积腔。圆柱形转子3的两侧面均设有环状凹槽9，气缸端盖2的内侧设有凸起的椭圆形定轨8’，椭圆形定轨8’与气缸端盖2呈同心设置，圆柱形转子3固定套在转子轴4上，圆柱形转子3与转子轴4同心设置，因此圆柱形转子3、转子轴4、椭圆形定轨8’和椭圆形气缸1’为同心设置，且椭圆形定轨8’外表面与椭圆形气缸1’内表面之间的距离处处为等值。转子轴4同心贯穿椭圆形定轨8’和气缸端盖2，并与其他传动装置连接。椭圆形定轨8’伸入圆柱形转子3端面的环状凹槽9内，环状凹槽9的深度与椭圆形定轨8’的长度相对应，环状凹槽的直径大于椭圆形定轨8’的短轴长度，并小于圆柱形转子3的直径。
[0069] 本实施例中，所述活塞6和活塞槽5的设置与实施例1中活塞6和活塞槽5的设置完全相同。当活塞6为扇形活塞时，扇形活塞的底弧面10和侧弧面11的弧度均为60°，底弧面和侧弧面的半径为圆筒形气缸1内表面和圆柱形定轨8外表面之间的距离值。从作为活塞转轴圆心的端角点到与气缸内壁接触的顶端角的弧面为顶弧面12，顶弧面12的弧度小于椭圆形气缸1’内壁曲线的最小弧度值，底弧面10与椭圆形定轨8’的外圆周始终保持接触的状态。活塞转轴7的轴心均位于与椭圆形定轨8’同心的同一半径的圆周线上。圆柱形转子3在做圆周运动的同时带动扇形活塞在椭圆形定轨8’和椭圆形气缸1’之间的椭圆环状空间内运动。
底弧面10运转的最大幅度以不超过圆柱形转子3的外圆周为限。
[0070] 以圆柱形转子3和椭圆形气缸1’内壁的切点为界，形成左右两个对称的容积腔，两容积腔内分别设置进口和出口，两容积腔同时进气和排气。
[0071] 上述椭圆定轨转子泵内设置单一的进口和出口，在转子泵内安装点火设备和喷油设备后可以直接改造成内燃机，圆柱形转子转动一周即可完成进气、压缩、燃烧和排气，无需另外设置进气门和排气门，结构简单。
[0072] 所述的定轨和气缸的形状并不限于本实施例所述的椭圆形，也可以为由平滑曲线连接的不同半径的对称圆弧构成的近似椭圆形。只要能够保证定轨与气缸的形状相同且两者之间的距离处处为定值即可。
[0073] 椭圆定轨转子泵组合内燃机的组合方式和做功原理与实施例2和实施例3中圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机相同，因此不再赘述。
[0074] 其他同实施例1。
[0075] 实施例5
[0076] 如图8和图9所示为实施例5所述的圆柱定轨转子泵，与实施例1不同的是：本实施例中的转子轴和圆柱形定轨呈一体式结构，与圆柱形定轨8的端面对应的气缸端盖2上设有圆形凹槽。圆柱形定轨8和圆筒形气缸1同心。所述转子3’呈圆筒形，圆筒形转子3’偏心贯穿圆柱形气缸，圆筒形转子3’包括转子环301和固定于转子环301两端的固定环302，固定环302伸入气缸端盖上的圆形凹槽内，起到加强密封和控制转子环的转动。固定环302的内表面设有内环齿27，对应的在圆柱形定轨8外表面设有外环齿28，内环齿27与外环齿28相啮合。转子环301通过内环齿与外环齿之间的啮合，驱动圆柱形定轨8运转，转子环301转动一周，圆柱形定轨8转动大于一周。
[0077] 圆筒形转子3’偏心安装于圆柱形气缸1内，且与气缸内壁内切。圆筒形转子3’上设有活塞槽，扇形活塞设置在活塞槽内。扇形活塞的顶端角与气缸内壁始终保持接触，扇形活塞的底弧面始终与圆柱形定轨8保持接触，各扇形活塞围绕圆柱形定轨8作圆周运动。
[0078] 本实施所述的圆柱定轨转子泵组合内燃机的组合方式和做功原理与实施例2和实施例3中圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机相同，因此不再赘述。
[0079] 其它同实施例1。
[0080] 实施例6
[0081] 如图10和图11所示为实施例6所述的圆柱定轨转子泵，与实施例1不同的是：所述圆柱形定轨采用套筒式结构，即圆柱形定轨为一套筒801，套筒801呈圆筒状，其内表面和外表面靠近气缸端盖处分别设有内齿和外齿，对应的在转子轴4外表面设有外齿，套筒801内表面的内齿与转子轴4外表面的外齿相啮合。圆柱形转子3一侧或两侧的端面固定设置内齿环，内齿环的内齿与套筒801的外齿相啮合。套筒801外圆周的平滑面与扇形活塞底弧面仍保持接触。
[0082] 圆柱形转子3通过内齿环驱动圆柱定轨8转动，而圆柱定轨8通过其其内齿与转子轴4外齿的啮合驱动转子轴4转动，最终实现转子轴4的转速成倍提高。
[0083] 本实施所述的圆柱定轨转子泵组合内燃机的组合方式和做功原理与实施例2和实施例3中圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机相同，因此不再赘述。
[0084] 其它同实施例1。
[0085] 实施例7
[0086] 如图12和图13所示为实施例7所述的圆柱定轨转子泵，与实施例1不同的是：在活塞底弧面和圆柱定轨8外周面之间设置活塞承托件29，每个活塞对应一个承托件。承托件随活塞同步沿圆柱定轨做圆周运动。
[0087] 活塞承托件29包括上、下两个圆弧面，其中上弧面与活塞的底弧面相吻合，弧度相等；下弧面与圆柱定轨外周面吻合，弧度相等。上弧面和下弧面之间的最小距离应为未设置承托件时圆柱定轨原有半径尺寸和设置承托件后半径尺寸之间差值。活塞承托件29上、下弧面的长度应不大于扇形活塞底弧面的长度。
[0088] 实施例1中的扇形活塞底弧面尽管能够和圆柱定轨外周面始终保持接触，但是仍然存在以下两方面的不足：一是活塞和圆柱定轨的接触面狭小，长期高负荷运转条件下会出现磨损过快，导致密封性能降低的情况。二是扇形活塞轴心点的设计位置有一定局限性，过于偏向转子外周面时会导致活塞底弧面在局部转角位置出现与圆柱定轨脱离的状况，同样会导致失去密封性作用。通过本实施例中设置的活塞承托件29就可以彻底解决上述问题。
[0089] 本实施所述的圆柱定轨转子泵组合内燃机的组合方式和做功原理与实施例2和实施例3中圆柱定轨转子泵组合增压内燃发动机相同，因此不再赘述。其它同实施例1。
