雙旋式內(nèi)燃發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本設(shè)計為一種實用新型的雙旋式內(nèi)燃發(fā)動機，屬內(nèi)燃發(fā)動機系列，現(xiàn)在的內(nèi)燃機，熱能大部分消耗在活塞的往返運動上，把活塞的往返運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，是最佳選擇。利用兩機件的旋轉(zhuǎn)差達(dá)到壓縮、爆炸來產(chǎn)生動力。雙旋式內(nèi)燃發(fā)動機，消除了往返運動，其構(gòu)造為凸輪2、凹輪3在機殼1內(nèi)旋轉(zhuǎn)，凸輪2和凹輪3按設(shè)定的速比4比1旋轉(zhuǎn)，當(dāng)凸輪2的凸出部分進(jìn)入凹槽4內(nèi)，形成燃燒室、噴油、爆炸產(chǎn)生動力。凸輪2轉(zhuǎn)一周做工一次，凸輪2轉(zhuǎn)四周，凹輪3轉(zhuǎn)一周，做工四次為一個循環(huán)。該機在運轉(zhuǎn)中消除了往返運動，起到了節(jié)能減少污染的作用。
【專利說明】雙旋式內(nèi)燃發(fā)動機

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明為雙旋式內(nèi)燃發(fā)動機，是以汽柴油為燃料，在機械內(nèi)燃燒，由熱能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，屬內(nèi)燃發(fā)動機系列。
技術(shù)背景:
[0002]現(xiàn)在的內(nèi)燃發(fā)動機，熱能大部分消耗在活塞的往返運動上，應(yīng)當(dāng)改進(jìn)。把活塞的往返運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動是最佳選擇。以此理念，設(shè)計了一種雙旋式內(nèi)燃發(fā)動機，主要運動件都是旋轉(zhuǎn)的，消除了往返運動，提高了熱能利用率、對節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、減少污染，具有巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明為雙旋式內(nèi)燃發(fā)動機，消除了現(xiàn)在應(yīng)用的內(nèi)燃機活塞往返運動，其構(gòu)造主要由四件組成:機殼(圖1)，凸輪(圖2)，凹輪(圖3)，齒輪如圖13中的9和15。凸輪上的齒輪9小，凹輪上的齒輪15大，兩齒輪按相位嚙合，兩齒輪之比為四比一，如圖13。
[0004]機殼上設(shè)有凸輪腔5和凹輪腔21，在凸輪腔的中心點設(shè)有軸承孔23，在凹輪腔的中心點設(shè)有凹輪軸承孔25，連接兩中心點的點劃線為兩腔的0°線。在凸輪腔蓋上設(shè)有250°進(jìn)氣槽6，進(jìn)氣槽與進(jìn)氣口連接，此槽在10°至260°處。270°的邊上設(shè)有凸輪腔導(dǎo)氣孔12。在機殼凹輪腔的側(cè)面27°——30°設(shè)有長方形排氣口 13。在凹輪腔點劃線下方5°——13°處(凹輪腔347°——355° )設(shè)有導(dǎo)氣槽10，導(dǎo)氣槽上裝有導(dǎo)氣管11，導(dǎo)氣管的另一端連接在凸輪腔導(dǎo)氣孔12上。
[0005]凸輪的外形是一個左右對稱的兩個不同半徑圓弧組成，兩弧之間用漸開線連接，凸輪頭部的點劃線定為0°，凸輪上設(shè)有凸輪進(jìn)氣道8，平面上的進(jìn)氣口為梯形口，設(shè)在0°線下60°，另一個口是長方形口，設(shè)在70°的漸開線上。凸輪進(jìn)氣道8上的梯形口與進(jìn)氣槽6半徑相同。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到梯形口與進(jìn)氣槽重合時，進(jìn)氣道形成通路，0.2兆帕的空氣經(jīng)進(jìn)氣口 7到進(jìn)氣槽6，經(jīng)凸輪進(jìn)氣道8進(jìn)入氣室24或進(jìn)入燃燒室18，如圖7、圖8。在凸輪腔的中心設(shè)有軸承孔23，通過軸承19將裝有凸輪2和齒輪9的凸輪軸14支撐于軸承孔23上。凸輪2在凸輪腔5內(nèi)旋轉(zhuǎn)，凸輪的兩個平面及⑶弧與凸輪腔滑動密封配合。
[0006]凹輪上設(shè)有四個凹槽4，90°均布。凹槽兩邊到圓心夾角為40°，在每個槽中間有通過圓心的點劃線，把期中的一條點劃線定為凹輪的0°，備說明使用。
[0007]在每個凹槽中線下方10°處設(shè)有導(dǎo)氣孔16，導(dǎo)氣孔另一端與機殼上的導(dǎo)氣槽10半徑相同，轉(zhuǎn)到一定角度，導(dǎo)氣孔與導(dǎo)氣槽對應(yīng)相連接。圖3為凹輪圖。在凹輪腔的中心設(shè)有凹輪軸承孔25，通過凹輪軸承20將裝有凹輪3和齒輪15的凹輪軸22支撐于凹輪軸孔25上。在凹槽的底部有MN弧為15°，此弧在運行中與凸輪上的⑶弧滾動密封配合。凹輪上的F、E兩點分別于凸輪上的兩條漸開線密封滑動配合。凹輪的兩個平面及EF弧面與凹輪腔21內(nèi)壁滑動密封配合。
[0008]凸輪、凹輪通過兩齒輪以四比一的速比旋轉(zhuǎn)，凸輪上的HG弧與凹輪上的圓弧EF滾動密封配合時。凸輪上的CD弧與凸輪腔壁摩擦密封配合，這時凸輪把氣室24分成兩部分，旋轉(zhuǎn)方向的前邊氣室內(nèi)的空氣受到壓縮，后方氣室在進(jìn)氣，進(jìn)氣形程和壓縮行程同時進(jìn)行，如圖8。再轉(zhuǎn)，凸輪把壓縮氣體壓入到凹輪的凹槽內(nèi)，如圖9。
[0009]繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，凸輪的突出部分進(jìn)入凹槽，空氣進(jìn)一步壓縮。F點(實際為一條線)與GD漸開線(實際為一個面)滑動密封配合，保證壓縮氣盡量少的從F點泄出，如圖10、11。繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，凸輪轉(zhuǎn)到0°，凸輪上的CD弧與凹輪上的MN弧密封配合，把凹槽分成兩部分，旋轉(zhuǎn)方向的前方為燃燒室18，后方凹槽內(nèi)存有沒用的高壓氣體，如不泄掉，此氣體對兩輪的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力，此時凹輪腔壁上的導(dǎo)氣槽10與凹輪上的導(dǎo)氣孔16接通，沒用的高壓氣體，通過導(dǎo)氣孔16、導(dǎo)氣槽10、導(dǎo)氣接管11及凸輪導(dǎo)氣孔12進(jìn)入氣室24。凸輪在0°時，F(xiàn)點到了 GD漸開線的終點，即FD兩點重合，同時E點與另一條漸開線的C點也重合，E點開始在HC漸開線上滑動密封運行。凸輪在0°時，燃燒室的空氣受到高壓，其壓力達(dá)到2兆帕以上，產(chǎn)生的高溫足可以點燃噴油嘴噴出的油霧，爆炸做功。為了保證冷機起動，可在噴油嘴旁裝電熱塞一個，油霧通過電熱塞時即可燃燒爆炸。
[0010]燃燒爆炸力的分析:燃燒室為三角形立方體，由五個面組成，對應(yīng)的兩個面，由腔壁組成，是固定的，不能產(chǎn)生動力。作用在凸輪的弧面和凹槽的底面是軸向力，也不能產(chǎn)生動力。只有作用在重合凹輪半徑的燃燒室壁上的力，能推動凹輪旋轉(zhuǎn)，其推力的方向正是凹輪旋轉(zhuǎn)的方向，加快了凹輪的旋轉(zhuǎn)，凸輪每轉(zhuǎn)一圈，就產(chǎn)生動力一次，推動凹輪不斷旋轉(zhuǎn)。
[0011]燃燒室是一個密封性要求很高的密封體，在運行中，如何保證CD弧與MN弧滾動密封配合？又如何保證F點與D點，E點與C點同時重合呢？如圖4。漸開線⑶與F點滑動密封配合是保證高壓氣體不能竄到氣室的關(guān)鍵。如圖10、11。還有HC漸開線與E點如何實現(xiàn)滑動密封配合？如圖5和圖6，下面加以說明。這些都是設(shè)定的。
[0012]設(shè):凹輪的半徑為50毫米，(W為71.40毫米，凹槽底部的麗弧的半徑為41.59mm，弦 EF =弦 CD，其長 34.20mm，Z EOF(凹槽)為 40°，凸輪上的 CO' =DO'=29.81mm。HG弧的半徑為21.40mm，凸輪上的⑶弧為70。，其弦長也是34.20mm。以上9個數(shù)據(jù)都是通過計算設(shè)定的。
[0013]漸開線⑶是F點在凸輪上運動的軌跡。漸開線⑶由多個點組成，各點與圓心之間的數(shù)據(jù)都不相同，為說明其走向，凸輪每轉(zhuǎn)10°在漸開線上設(shè)一個點，求出其與O'的長度及該點在凸輪上的角度。漸開線起點G到圓心為21.40mm，角度為280°，F(xiàn)點從凸輪上的G點開始轉(zhuǎn)10°到290。時，F(xiàn)點在⑶上運行到284.2°，漸開線到(V的長為21.56mm。轉(zhuǎn)到300。，F(xiàn)A在⑶上運行到288.6°，漸開線到(V的長為22.03mm。轉(zhuǎn)到310°，F(xiàn)點在GD上運行到293.4。，漸開線到O'的長為22.79mm。轉(zhuǎn)到320。，F(xiàn)點在GD上運行到298.6。漸開線到O'的長為23.81mm。轉(zhuǎn)到330。，F(xiàn)點在GD上運行到304.4。，漸開線到O'的長為25.05mm。轉(zhuǎn)到340。，F(xiàn)點在GD上運行到310.7°，漸開線到O'的長為26.48mm。轉(zhuǎn)到350。，F(xiàn)A在⑶上運行到317.6°漸開線到(V的長為28.08mm。轉(zhuǎn)到360° ^點在⑶上運行到325°漸開線到(V的長為29.81mm。F點與D點重合，E點與C點重合，此時⑶弧與MN弧相切，因CD弧的半徑29.81mm，MN弧的半徑為41.59mm，兩弧半徑相加為71.40mm，正好與00'長度相同，兩弧相切，保證了密封。從0°開始，E點開始在CH漸開線上運行，保證了廢氣不能與氣室內(nèi)的空氣混合，其軌跡與前一條漸開線方向相反。由C點運行到H點，長度由29.81mm運行到21.40mm，兩漸開線為軸對稱，凸輪也就形成了軸對稱。凸輪運轉(zhuǎn)到80°時E點與H點重合，HG弧與EF弧在OCV線上相切。因為HG弧的半徑為21.40mm，EF弧半徑為50mm，兩弧相加為71.40mm，此相切保證了兩氣室之間的高壓氣與低壓氣不能混合。如圖8和圖9。.
[0014]當(dāng)E點轉(zhuǎn)到凸輪進(jìn)氣道口時，可能出現(xiàn)瞬時泄氣現(xiàn)象，這是排氣已進(jìn)行了 15° (凹輪轉(zhuǎn)角)，凸輪已轉(zhuǎn)到了 60°，同時燃燒室擴(kuò)大了近6倍，排氣壓力急速下降，其壓力低于氣室壓力，氣室的新鮮空氣泄入燃燒室18，起到了幫助排廢氣的作用。
[0015]以上設(shè)計數(shù)據(jù)均沒有留運行間隙，只是構(gòu)思數(shù)據(jù)。
[0016]附圖編號說明:
[0017]圖1為機殼構(gòu)造圖
[0018]圖2為凸輪構(gòu)造圖
[0019]圖3為凹輪構(gòu)造圖
[0020]圖4為燃燒爆炸和沒用氣體導(dǎo)氣圖
[0021]圖5為排氣開始和導(dǎo)氣結(jié)束圖
[0022]圖6為排氣推氣和壓縮進(jìn)行圖
[0023]圖7為進(jìn)氣開始和壓縮行程以及推氣圖
[0024]圖8為慣性排氣和進(jìn)氣及壓縮氣圖
[0025]圖9為停止排氣和進(jìn)氣及壓縮氣進(jìn)入凹槽圖
[0026]圖10為停止進(jìn)氣和凸輪開始進(jìn)入凹槽圖
[0027]圖11為凸輪把凹槽分成兩部分和沒用氣體導(dǎo)出圖
[0028]圖12為開始噴油和導(dǎo)氣進(jìn)行圖
[0029]圖13為雙旋式內(nèi)燃發(fā)動機構(gòu)造圖
[0030]圖14為兩凸輪的雙旋式內(nèi)燃發(fā)動機圖
[0031]圖15為三凸輪的雙旋式內(nèi)燃發(fā)動機圖
[0032]各稱編號:
[0033]機殼1，凸輪2，凹輪3，凹槽4，凸輪腔5，進(jìn)氣槽6，進(jìn)氣口 7，凸輪進(jìn)氣道8，齒輪9，導(dǎo)氣槽10，導(dǎo)氣接管11，凸輪腔導(dǎo)氣孔12，排氣口 13，凸輪軸14，齒輪15，導(dǎo)氣孔16，噴油嘴17，燃燒室18，凸輪軸承19，凹輪軸承20，凹輪腔21，凹輪軸22，凸輪軸承孔23，氣室24，凹輪軸承孔25。
[0034]本內(nèi)燃機的附件仍采用原內(nèi)燃機的構(gòu)造，因此在制圖中刪去了電系、潤滑系、供油系、冷卻系和空壓機等。

【具體實施方式】
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[0035]在機殼上兩軸孔中心點連線定為說明起點，也就是固定的0°線。凸輪的凸出部分的對稱軸線作為凸輪的0°。凹輪上通過第一個凹槽的半徑平分線，作為凹輪的0°線。當(dāng)三條線重合時，定為說明的起點。凸輪2凹輪3按四比一的速比旋轉(zhuǎn)，利用轉(zhuǎn)速差形成壓縮做功。凹輪3轉(zhuǎn)90°，凸輪2轉(zhuǎn)一周，做功一次，凹輪轉(zhuǎn)一周做功四次為一個循環(huán)。
[0036]當(dāng)凸輪2和凹輪3的0°線與機殼上0°線重合時，如圖4。此時凸輪2把凹輪3上的凹槽4分成兩個腔，前腔為燃燒室18，后腔存有沒用的氣體，正在通過導(dǎo)氣孔16經(jīng)過機殼上的導(dǎo)氣槽10，導(dǎo)氣接管11，凸輪腔導(dǎo)氣孔12進(jìn)入氣室24。當(dāng)凹輪轉(zhuǎn)到7°時，沒用的高壓氣體的壓力降至與氣室24平衡，導(dǎo)氣槽10與導(dǎo)氣孔16分開，導(dǎo)氣結(jié)束，如圖5。在O度線看燃燒室一邊，凸輪在0°前10°噴油嘴開始噴油，到0°時還在噴油，正是燃燒爆炸的高峰，爆炸產(chǎn)生的動力推動凹輪3旋轉(zhuǎn)，燃燒室18開始擴(kuò)大。凸輪2在0°時，氣室24的空氣開始被壓縮，如圖4。.
[0037]凹輪3轉(zhuǎn)到V時，凹槽的F點打開排氣口 13，廢氣開始排出如圖5。此時導(dǎo)氣孔16與導(dǎo)氣槽分開停止導(dǎo)氣。
[0038]凹輪3轉(zhuǎn)到15°時，凸輪2轉(zhuǎn)了60°，凸輪進(jìn)氣道8與進(jìn)氣槽接通，0.2兆帕的空氣充入燃燒室18 (也就是凹槽內(nèi))把廢氣推出，空氣隨著凸輪的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)氣掃過整個燃燒室(凹槽)，把廢氣清除干凈，如圖6和圖7。
[0039]當(dāng)凹輪轉(zhuǎn)到20°時，凸輪2從凹槽4內(nèi)退出，氣室24的后腔開始擴(kuò)大，0.2兆帕壓力的空氣推出廢氣的同時，一部分充入開始擴(kuò)大的氣室24后腔。氣室24前腔的空氣還在受到壓縮，如圖7。
[0040]凹輪轉(zhuǎn)到40°時，凹槽4的壁(E點)關(guān)閉推氣通道，凹槽內(nèi)的部分廢氣只能借氣流的慣性排出，0.2兆帕的空氣只充入氣室24后腔，如圖8。此時凸輪把氣室分成兩部分，前腔的空氣受到壓縮。
[0041]凹輪轉(zhuǎn)到50°時，E點關(guān)閉排氣口 13停止排氣，如圖9。此時第二個凹槽與氣室24前腔相通，前腔內(nèi)的壓縮氣開始充入第二個凹槽內(nèi)。氣室24的后腔還在進(jìn)氣。
[0042]凸輪2轉(zhuǎn)到320°時，凹輪轉(zhuǎn)了 80°，凸輪進(jìn)氣道8與進(jìn)氣槽6分開，凸輪進(jìn)氣道6形成盲孔，停止進(jìn)氣。壓入第二個凹槽的氣體，受到進(jìn)一步壓縮，全部進(jìn)入凹槽內(nèi)，如圖10。
[0043]當(dāng)凹輪3轉(zhuǎn)到85°時，凸輪2轉(zhuǎn)了 340°，出現(xiàn)兩種情況:凸輪頭部把凹槽4分成兩部分，凹輪運轉(zhuǎn)的前方組成燃燒室18。后腔存有沒用的高壓氣體，此時導(dǎo)氣孔16與導(dǎo)氣槽10接通。沒用的高壓氣體經(jīng)導(dǎo)氣孔16、導(dǎo)氣槽10、導(dǎo)氣接管11和凸輪腔導(dǎo)氣孔12，進(jìn)入氣室24，使凹輪槽4后腔的壓力與氣室24內(nèi)的壓力相同。此導(dǎo)氣過程，一直延續(xù)到凸輪2轉(zhuǎn)到360°加28。才關(guān)閉導(dǎo)氣通道，如圖11。
[0044]設(shè)噴油初始角為350° (凸輪轉(zhuǎn)角)，凹輪轉(zhuǎn)角為87.5°，如圖12。把噴嘴的位置設(shè)在燃燒室18前端，燃燒室18隨著凸輪凹輪的運轉(zhuǎn)而移動，到噴油結(jié)束時，噴嘴的位置已到了燃燒室18的中后端，其噴油軌跡為長橢圓形，使油霧更好的與空氣燃燒，燃燒更完全徹底。導(dǎo)氣還在進(jìn)行中，如圖12。
[0045]凸輪2轉(zhuǎn)到360°時，也就是又到了0°，凹輪轉(zhuǎn)了90°，第二個凹槽的中線也與O度線重合，下一個做功開始。凸輪2轉(zhuǎn)4周，凹輪3轉(zhuǎn)一周，做功四次為一個循環(huán)。下一個循環(huán)開始，周而復(fù)始，運轉(zhuǎn)起來。
[0046]為了增加動力，一個凹輪上可安裝兩個凸輪，兩個凸輪之間的安裝角為135°。凹輪轉(zhuǎn)一周，做功8次，凹輪轉(zhuǎn)45°做功一次，如圖14所示。也可裝三個凸輪，凸輪的安裝角為120°，凹輪轉(zhuǎn)一周，作12個功，凹輪轉(zhuǎn)30°做功一次，如圖15。
[0047]雙旋式內(nèi)燃發(fā)動機的優(yōu)缺點:
[0048]優(yōu)點:
[0049]①主要機件為旋轉(zhuǎn)的，增加了熱能利用率。
[0050]②進(jìn)排氣機構(gòu)都附加在凸輪、凹輪和機殼上。在運轉(zhuǎn)中自行關(guān)閉，結(jié)構(gòu)簡單，零件少。
[0051]③進(jìn)氣壓縮同時進(jìn)行，延長了進(jìn)氣時間。有充足的壓縮氣，產(chǎn)生的一氧化碳少，環(huán)保。
[0052]④發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不需要專設(shè)飛輪。
[0053]缺點:
[0054]①運動件的密封多為線狀密封，要求精度高。
[0055]②冷卻系為雙循環(huán)，內(nèi)冷，都是旋轉(zhuǎn)件，離心力大，水套承受的壓力大。對水套強度要求高。
【權(quán)利要求】
1.一種雙旋式內(nèi)燃發(fā)動機，其特征為:包含機殼(I)內(nèi)的兩個圓形的腔，即凸輪腔(5)凹輪腔(21)，在凸輪腔的中心，設(shè)有軸承孔(23)，凸輪軸(14)上固定有凸輪(2)和齒輪(9)，通過軸承(19)支撐于凸輪腔內(nèi)，在凹輪腔中心設(shè)有凹輪軸孔(25)，凹輪軸(22)上固定有凹輪(3)和齒輪(15)，通過軸承(20)支持于凹輪腔內(nèi)，凹輪(3)上的齒輪(15)大，凸輪(2)上的齒輪(9)小，其速比為四比一，凸輪(2)凹輪(3)在各自的腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，凸輪(2)的兩個平面及CD弧面與凸輪腔壁滑動密封配合，凹輪的兩個平面及四個FE弧面與凹輪腔面滑動密封配合，因兩齒輪(9)、(15)按相位嚙合旋轉(zhuǎn)，凸輪(2)上的HG弧面與凹輪上的FE弧面滾動密封配合，在運轉(zhuǎn)中，凸輪(2)的長半徑部分進(jìn)入凹輪(3)的凹槽(4)，轉(zhuǎn)到設(shè)定的三條0°線重合，凸輪(2)上的C點、D點分別與凹輪(3)上的E點、F點重合時，⑶弧與凹槽(4)內(nèi)的MN弧面滾動密封配合，形成燃燒室(18)，燃燒室隨著凸輪(2)凹輪(3)的旋轉(zhuǎn)而移動，在凹輪腔壁上27°——30°處設(shè)有排氣口(13)，當(dāng)凹槽(4)上的壁上的F點轉(zhuǎn)到排氣口處，排氣口(13)與燃燒室(18)接通，燃燒的廢氣通過排氣口(13)排出，凹槽(4)上的另一個邊上的E點轉(zhuǎn)到凹輪腔30°關(guān)閉排氣通道；凸輪(2)在凸輪腔(5)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)凸輪進(jìn)氣道(8)上的梯形口與進(jìn)氣槽(6)重合時，形成進(jìn)氣通道，空氣經(jīng)進(jìn)氣口(7)到進(jìn)氣槽(6)進(jìn)入凸輪進(jìn)氣道(8)，進(jìn)入氣室(24)或進(jìn)入燃燒室，把燃燒室內(nèi)的廢氣推出；雙旋式內(nèi)燃發(fā)動機的凸輪(2)、凹輪(3)等都是旋轉(zhuǎn)的，消除了往返運動；進(jìn)氣系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)，都附加在機殼⑴、凸輪(2)、凹輪(3)的機件之上，沒有專門的進(jìn)、排氣構(gòu)件，進(jìn)、排氣是在運轉(zhuǎn)中組成的；燃燒室(18)也是在運轉(zhuǎn)中組成，并隨著凸輪(2)、凹輪(3)的運轉(zhuǎn)而移動，開始噴油時，噴油咀(17)在燃燒室(18)的前端，噴油結(jié)束時，噴油咀在燃燒室(18)的中后端，油霧的軌跡為長橢圓形，有利于油霧與壓縮氣的燃燒；進(jìn)氣和壓縮同時進(jìn)行，排氣和進(jìn)氣也有同時進(jìn)行的現(xiàn)象；凸輪(2)轉(zhuǎn)一周做一次功，凹輪(3)轉(zhuǎn)一周做功四次。
【文檔編號】F02B53/02GK204239058SQ201420016448
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】梁喜鴻 申請人:梁喜鴻