阅读说明：本技术 一种用于转子发动机的悬臂式径向密封装置 (Cantilever type radial sealing device for rotary engine ) 是由 纪常伟 杨振宇 杨金鑫 汪硕峰 黄雄辉 于 2021-07-21 设计创作，主要内容包括：一种用于转子发动机的悬臂式径向密封装置属于转子发动机领域。本发明的悬臂式径向密封装置包括悬臂结构、滚针以及连接用的圆柱销。本发明的悬臂式径向密封装置,抛弃传统径向密封片与单片弹簧的组合结构,不存在传统径向密封片的窜动与振拍的问题,改善了密封组件的运行状况。同时通过设置滚针将传统径向密封片与气缸缸体之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,改善了摩擦性能,减小密封装置的磨损。本发明的悬臂式径向密封装置可以提高转子发动机密封性能,改善发动机摩擦状况,提高发动机的效率与使用寿命。(A cantilever type radial sealing device for a rotary engine belongs to the field of rotary engines. The cantilever type radial sealing device comprises a cantilever structure, a roller pin and a cylindrical pin for connection. The cantilever type radial sealing device abandons the combined structure of the traditional radial sealing sheet and the single-sheet spring, does not have the problems of play and vibration of the traditional radial sealing sheet, and improves the operation condition of the sealing assembly. Meanwhile, sliding friction between the traditional radial sealing sheet and the cylinder body of the air cylinder is changed into rolling friction through the arranged roller pins, so that the friction performance is improved, and the abrasion of the sealing device is reduced. The cantilever type radial sealing device can improve the sealing performance of the rotor engine, improve the friction condition of the engine, improve the efficiency of the engine and prolong the service life of the engine.)

一种用于转子发动机的悬臂式径向密封装置

技术领域

本发明设计了一种用于转子发动机的悬臂式径向密封装置，属于转子发动机技术领域。

背景技术

传统转子发动机为了保持良好的密封性能，在转子三个顶角安装有径向密封片，径向密封片底部设置有处于预紧状态的单片弹簧。传统的径向密封片由于其自身结构问题，存在窜动、振拍、漏气和磨损的问题。需要对径向密封片的结构进行改进，提升密封性能。

传统径向密封片安装在转子顶部的凹槽中，和凹槽之间存在间隙，间隙处存在漏气。同时传统径向密封片受气体压力的作用，在安装槽中会发生窜动，导致底部气体压力产生脉动，使径向密封片所受的径向合力大幅变化，导致振拍现象的发生，大大降低转子发动机的密封性能，严重影响发动机的工作性能和使用寿命。

传统径向密封片的弹簧提供的弹力不足以克服燃烧时的顶部气体压力，径向密封片主要靠底部气体压力来提供主要径向合力，因此需要对弹簧结构进行改进。

传统径向密封片与气缸之间为滑动摩擦，摩擦系数较大，磨损严重。滑动摩擦的摩擦系数大于滚动摩擦系数，如果变滑动摩擦为滚动摩擦，可以减小径向密封片与气缸间的磨损，提高径向密封片的密封性能和使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于转子发动机的悬臂式径向密封装置，能够改善转子发动机的密封性能，改善转子发动机与气缸间的摩擦状况，降低转子发动机的摩擦功率损失，提高工作性能和使用寿命。

为了实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，提供一种转子发动机径向密封装置，包括：

悬臂式径向密封装置，通过在转子三个顶端附件，沿转子型线的偏移曲线开槽形成悬臂式结构。

在悬臂结构的顶部开设圆柱形凹槽，在凹槽中放置圆柱形滚针。

在本公开的一种示例型实施例中，滚针与悬臂结构通过圆柱销连接。

在本公开的一种示例型实施例中，所述的在悬臂结构上开设的圆柱形凹槽，凹槽的长度与直径与滚针的长度与直径相同。

在本公开的一种示例型实施例中，悬臂结构与转子采用同样金属材料制作而成。

在本公开的一种示例型实施例中，所述的滚针采用耐磨金属或外表面涂有耐磨涂层。

本公开实施方式的转子发动机径向密封装置，通过采用悬臂式密封结构，取消了传统径向密封片与片弹簧的组合方式，简化了径向密封装置。避免了传统径向密封片的窜动、振拍问题。

本公开实施方式的转子发动机径向密封装置，在悬臂式结构的顶端安装滚针，将径向密封装置与气缸间的摩擦方式由滑动摩擦变为滚动摩擦，改善摩擦状况，降低摩擦损失。

公开实施方式的转子发动机径向密封装置，可以提高密封组件的密封性能，避免了传统径向密封片存在的窜动、振拍和磨损严重的问题，提高发动机的工作性能和使用寿命。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为转子发动机的示意图，图中：发动机缸体1、偏心轴2、转子3、径向密封片4a；

图2为传统转子发动机径向密封装置示意图，图中：转子3、径向密封片4a、单片弹簧4b、密封片安装槽5；

图3为带有悬臂式径向密封装置的转子，图中：转子3、悬臂结构6、滚针7；

图4为悬臂式径向密封结构示意图，图中：转子3、悬臂结构6、滚针7、圆柱销8；

图5为悬臂式径向密封结构底部凹槽开设示意图，图中：3a为转子型线、6a与6b为底部凹槽的边缘曲线；

图6为悬臂式径向密封装置的安装示意图，图中：转子3、悬臂结构6、滚针7、圆柱销8，滚针安装槽9。

图7为悬臂结构的设计尺寸示意图，图中：悬臂长度l、悬臂宽度b、悬臂的厚度s、悬臂底部凹槽的开设高度h，转子上的凹坑10，转子顶部到凹坑的距离L。

图8为滚针槽的设计尺寸是一如，图中：滚针槽的宽度x、滚针槽圆面半径R、滚针槽圆面圆心O、滚针槽圆面圆心到转子顶点的长度y，圆柱销孔半径r。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明具体实施方式：

结合图1与图2说明传统转子发动机的密封组件，为了保持转子3与气缸缸体1之间的密封性能，传统转子发动机在转子3的三个顶端安装有三个径向密封片4a，同时在径向密封片的底部安装有单片弹簧4b，通过弹簧提供弹力使径向密封片顶部与气缸型面保持接触。

结合图3和图4说明本发明的悬臂式径向密封装置，在转子3的三个顶端开设凹槽，使转子的三个顶端形成三个悬臂结构6，为了改善摩擦性能，在悬臂结构的顶部安装有滚针7。

结合图5说明本发明的悬臂结构的生成方法，通过对转子型线3a向内偏移，获得两条偏移曲线6a、6b，作为悬臂结构的凹槽边缘曲线。切除偏移曲线6a、6b之间的转子部分，可以获得悬臂结构。

结合图6说明本发明的悬臂式径向密封结构的组装示意图，在悬臂结构6的顶部开设圆柱形凹槽9，凹槽的长度与直径与滚针7的长度与直径相同，将滚针安装在凹槽中，滚针与悬臂结构都开设有圆柱型孔，滚针与悬臂结构6之间通过圆柱销8插入圆柱孔中进行连接。

结合图7与图8说明该悬臂式径向密封结构的尺寸选取方法。

结合图7，悬臂结构的宽度b与转子的宽度相同；悬臂结构的长度l为转子顶部到凹坑距离的1/2～2/3，l＝1/2～2/3L；悬臂结构的厚度s选取满足材料力学强度条件：(式中，σ_max为转子所受的最大气体压力，即转子处于上止点时燃烧室内的气体压力，也是转子机缸内压力曲线的最大值，单位MPa；[σ]为悬臂结构材料的最大抗弯强度，单位MPa)，根据强度条件选取一个最小的s即可；底部凹槽的开设高度根据转子尺寸大小选取h＝1～3mm。

结合图8，开设滚针槽的长度x比悬臂结构宽度b小1～3mm即可，同理滚针的长度也是x；滚针槽两个圆面的半径R略小于悬臂结构厚度s的一半，R＝1/2s-(0.1～1)mm，同理滚针的直径也是R；滚针槽圆面圆心O转子顶部的距离y计算如下：y＝s/2-f，式中f为悬臂结构的预压缩量，预压缩量f的计算式如下：(式中，σ_max为转子所受的最大气体压力，单位MPa；E为悬臂结构材料的弹性模量，单位MPa)。最后在悬臂结构的顶部要开设插入圆柱销的孔，孔的半径r选取满足r小于R即可，可选取r为1/2R。圆柱销孔与滚针槽为同心圆结构，同理圆柱销的长度为b，两个圆面的半径为r。

本发明的悬臂式径向密封装置中，悬臂结构充当了传统单片弹簧与径向密封片的功能，将转子安装在气缸中时，悬臂结构会发生微小折弯，通过折弯产生的变形提供弹力，将滚针压在气缸型面上，保证转子与气缸间良好的密封效果。由于采用新的结构设计，因此不存在传统径向密封片的窜动和振拍问题。

本发明的悬臂式径向密封装置，与气缸直接接触的是密封装置中的滚针，摩擦形式为滚动摩擦，传统径向密封片与气缸之间的摩擦形式为滑动摩擦。同等受力条件下，滚动摩擦的摩擦系数小于滑动摩擦，因此可以改善转子与气缸间的摩擦状况，减小磨损，提高转子密封装置的使用寿命。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。