專利名稱：帶有徑向安裝的滑動輪葉的旋轉機器外殼的制作方法
背景技術：
1.發(fā)明領域本發(fā)明涉及兩葉瓣和多葉瓣轉子旋轉機器。具體來說，本發(fā)明涉及使用徑向定向的兩個或多個可滑動地安裝的密封件，它們位于形成在外殼腔室內的轉子頂點之間的最小容積部分的中心區(qū)域內。通過與旋轉活塞的周緣互相作用，徑向密封件調節(jié)和隔絕機器內的工作容積。其優(yōu)點可應用于其它外旋輪線旋轉機器，某些優(yōu)點可應用于廣泛級的旋輪線旋轉機器。
2.相關技術的說明可以理解到，現(xiàn)有技術所代表的許多旋轉活塞機可用作為一氣體膨脹器。氣體膨脹器的一實例是用高壓燃燒氣體或加熱氣體對裝置提供動力。在本文中，旋轉機器在功能上不同于渦輪機或容納在一活塞氣缸內的氣體的膨脹。所謂膨脹器必須接納來自還未容納在容積內的一較高壓力源的氣體，并轉換該壓力和容積且傳遞到工作裝置。然后，該裝置必須理想地以等熵膨脹將氣體膨脹到低壓，以便從氣體的內能中萃取能量。此后，對于兩葉瓣或多葉瓣轉子的旋轉機器的流量調節(jié)，已成為構造該類型機器用于實際應用時最具挑戰(zhàn)的設計考慮的問題之一。
在Edwin Bryan Donkin提出的美國專利298,952中描述了卡梯歐德外殼(cartiodal-housing)配件內彎到活塞的邊緣，這部分地是旋輪線。轉子切成其表面循著分離吸入口和出口的內彎頭處的一點。還描述了兩個轉子，其周緣循著離任一側的相同點并始終匹配在一起。其效果是允許非常大尺寸的端口而沒有這種分離，端口將收到很大的限制。該技術也可用于內部調節(jié)流量，以使小端口可布置在較大端口的區(qū)域的任何部分處，該較大端口已有描述用來提供小的膨脹比而沒有一外部的閥門。類似于現(xiàn)有技術所描述的外部閥門將提供附加的流量調節(jié)以允許更高的膨脹比。組合旋輪線和卡梯歐德的(cartiodal)的設計理念似乎首先起源于本專利，然而，徑向安裝的密封件還未很好地予以理解。由Donkin所描述位置中的大量靜止的密封件沒有考慮壓力角的寬的變化以及存在于外殼和轉子的其它區(qū)域的總的位移。如果密封件是如此一結構，它允許在接觸點處調整轉子周緣的相對運動，則該可滑動地安裝的密封件松弛了幾何的約束。遠離徑向外殼該部分的位置不屈從于使用可滑動地安裝的密封件，一般來說，因為過度的總位移和壓力角。然而，較靠近現(xiàn)有技術中所描述的點接觸區(qū)域的位置可適應于往復滑動安裝的密封件。對于依賴于轉子頂點來分離工作容積的外旋輪線結構，還未描述將高壓口與低壓端口分離的、可滑動地安裝的密封件。例如，借助于一外部閥來調節(jié)流量的做法描述在美國專利3,800,760中，通過一位于轉子末端處的擺動密封件，當兩個工作腔室在吸入口和出口上方通過時，該密封件在兩個工作腔室之間形成密封，由此它也從內部流量調節(jié)中得益。
美國專利4,345,886涉及一帶有外殼內的輪葉的壓縮機設計，它依賴于在輪葉槽內往復滑動的輪葉。各個輪葉的徑向內端接觸于外周緣表面。本專利另外所示的端口可放置在轉子內，輪葉通過這些端口上方可用作為一閥。
同樣地，美國專利3,966,370描述了一具有協(xié)調設計的轉子，它具有最小的輪葉運動并使用通向轉子中心的槽和通道。
美國專利3,938,919提出了使用周緣活塞表面內的槽狀凹陷，用來將氣體從一旋轉機器的一個工作容積傳遞到另一個容積。
對于該種類型的旋轉機器，流量調節(jié)方面改進的意義在于它可用于允許大得多的容積比的單級壓縮機或膨脹器。此外，對于該類型的旋轉機器，還沒有合適地獲得一種方法，它排出最小容積區(qū)域內所包含的氣體，或利用或不利用外部閥來從該區(qū)域獲得動力，或在上死點位置處產生扭矩。
發(fā)明概要本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的、用作為泵或發(fā)動機的兩葉瓣或多葉瓣旋轉機器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種兩葉瓣或多葉瓣旋轉機器，它在最小工作容積內大大地減小不能用的容積，同時避免不利的膨脹作用。
本發(fā)明的另一個目的是減小沖擊波的不利作用，當旋轉機器用作為一發(fā)動機時，在入口閥打開之后沖擊波形成在上死點位置。
本發(fā)明的另一個目的是對一給定尺寸的轉子提供使用一較長的曲柄長度，或對給定的曲柄長度提供使用較小的轉子。
本發(fā)明的另一個目的是與旋轉機器的總尺寸和質量相比增加由旋轉機器所替代的容積。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種不需要一外部控制機構的閥。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種旋轉機器，它在軸的所有轉動角處可產生一輸出。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用作為壓縮機的較大的吸入口或用作發(fā)動機的較大的排氣口。
本發(fā)明的另一個目的是在高壓入口和排氣口之間形成一更佳的密封件，允許減小對徑向密封件的依賴。
本發(fā)明的另一目的是提供一種閥，該閥可將過壓的氣體供應到位于高壓出口后面的一容積內以便更快地填充該容積。
本發(fā)明的另一目的是提供一種裝置來控制流入轉子內的諸腔室的流量。
本發(fā)明上述的和其它的目的在一實施例中得以實現(xiàn)，該實施例包括一兩葉瓣轉子，它呈透鏡形或大致的橢圓形并在一腔室內位移以作偏心的轉動。一位于在外殼腔室內的轉子諸頂點之間形成的最小容積部分的中心區(qū)域內的可滑動安裝的密封件被用來密封抵靠在轉子的周緣上。該密封件可滑動地安裝，以便在轉子移動通過一個轉動循環(huán)時，調整轉子周緣沿平行于滑動密封件的運動直線的方向的位置變化。隨著位置變化的大小隨著密封件的安裝部位遠離最小容積位置的中心而增加。高壓口放置成使抵靠于轉子周緣的密封件將高壓口與低壓端口隔絕。一第二密封件可滑動地安裝，但被定位成與第一密封件分離。該第二密封件被定位在高壓口相對側上的最小容積區(qū)域內。其作用是對與高壓入口分離的機器形成一分離的工作或膨脹容積。借助于外部裝置或內部與轉子的互相作用，通過從與轉子表面的接觸中提升，第二密封件然后可用作為一閥。在此區(qū)域內利用一大量的固定觸點，可大大地限制可應用的轉子幾何學以及密封件與機器的最小容積區(qū)域中心的分離量。
一更加復雜的實施例具有一組位于最小容積區(qū)域外殼內的可滑動安裝的密封件，使諸密封件沿著轉子長度堆疊起來。轉子具有兩個較大的側部分和一較小的中心部分。轉子的較大側部分密封抵靠在滑動安裝的諸密封件的一側上，而諸密封件的末端與較小的中心轉子部分的外周緣表面接觸。這對側部外殼可提供一移動的熱障。一可滑動地安裝的密封件位于中心密封件的任一側上，并密封抵靠在諸較大轉子側部分的外周緣上。三個密封件的堆疊用于高壓口的一側上以分離高壓和低壓口。三個或更多個密封件的另一個堆疊用于高壓口的相對側上，以用作一閥以及在高壓口和工作或機器的膨脹容積之間進行密封。
將一槽置于轉子周緣的一部分上，并使用高壓口和工作容積之間的一單一的輪葉可形成一閥的動作。當該槽在流量調節(jié)密封件的尖部的下方滑動時，在高壓口和工作容積之間形成一開口。當槽的端部通過密封件時，在高壓口和工作容積之間再次形成一密封。對此實施例，通過使用堆疊的三個可滑動安裝的密封件，使中心密封件滑動通過槽并保持一密封抵靠在槽的底部和側壁上，則可保持高壓口和低壓端口之間的密封。在流量調節(jié)密封件下方滑動的槽內的敞開區(qū)域實現(xiàn)用外部裝置提升輪葉的作用。
本發(fā)明的另一實施例考慮這樣的情況可這樣切割轉子表面，當轉子接近對應于由轉子諸頂點形成的最小容積區(qū)域的位置時，諸密封件朝向腔室的中心移動。通過約束密封件阻止其足夠遠地移動而接觸于想要打開閥的諸位置處的轉子周緣，則高壓口和工作容積之間的單一密封可用作為一閥。這可代替使用帶有一槽的多個密封件或機械方法提升密封件。當轉子朝向上死點中心位置移動時使密封件向內移動，則具有另外的意義，該意義在于，當轉子接近上死點位置時排出一較大的容積。當閥打開但從上一循環(huán)得到的工作容積仍處于一膨脹或壓縮模式時，存在一非常小的工作容積。其作用在于對軸的所有轉動角形成更加均勻的扭矩。
這里的改進適用于具有諸如三葉瓣汪克爾結構那樣的、具有帶兩個以上頂點的諸轉子的機器。密封組件再次放置在最小容積區(qū)域的中心部分內。
引入可滑動地安裝的密封件匹配抵靠在轉子周緣上的方法已經應用于若干個旋轉機器上，但還沒有用于入口或出口閥的密封上。可采用同樣的方法用作為一閥，其結合一如現(xiàn)有技術所描述的、位于分離容積區(qū)域的部分的另一側上的密封件，使用將工作容積與一入口或排出口分離的密封件。這對廣泛級的這些機器來說，可代替機械致動的閥或止回閥。
附圖簡要說明

圖1是沿圖3的線“1-1”截取的截面圖；圖2是沿圖1的線“2-2”截取的截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明原理的一旋轉機器(例如，壓縮機或動力膨脹器)的側視圖；圖4是沿圖6的線“4-4”截取的截面圖；圖5是沿圖4的線“5-5”截取的截面圖；圖6是具有一機械致動的流量調節(jié)密封件的旋轉機器(例如，壓縮機或膨脹器)的側視圖；圖7a-7g是類似于圖1的視圖，但示出一系列連續(xù)的操作位置；圖8是根據(jù)本發(fā)明原理的旋轉機器(例如，壓縮機或動力膨脹器)的側視圖；圖9是沿圖8的線“9-9”截取的截面圖；圖10a是沿圖9的線“10a-10a”截取的局部截面圖；圖10b是沿圖9的線“10b-10b”截取的局部截面圖；圖10c是沿圖9的線“10c-10c”截取的局部截面圖；圖11和12是根據(jù)本發(fā)明原理的一旋轉機器的示意端視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明原理的另一旋轉機器(例如，壓縮機或動力膨脹器)的側視圖；圖14是沿圖13的線“14-14”截取的截面圖；圖15是沿圖14的線“15-15”截取的截面圖；圖16a-16n是一三葉瓣轉子結構的視圖，示出形成兩個閥的滑動安裝的密封件和分離入口和出口的一單個滑動安裝的密封件；以及圖17是具有一提供固定軸線轉動的轉子的實施例的視圖。
優(yōu)選實施例的詳細描述如將在本文中所見，本發(fā)明將參照多個不同的旋轉機器進行描述。本發(fā)明所涉及的旋轉機器的實例包括壓縮機和動力膨脹器。如將在本文中所見，本發(fā)明在旋轉機器外殼上獲得直接應用，該外殼形成一傳統(tǒng)的內卡梯歐德(cartiod)腔，使轉子來回運動，即，接觸卡梯歐德內腔的壁。本技術領域內的技術人員將會容易地認識到，本發(fā)明可容易地適用于具有不同內腔形狀的旋轉機器外殼，這樣的形狀諸如兩葉瓣轉子、三葉瓣汪克爾(Wankle)型轉子以及多葉瓣轉子。
現(xiàn)參照圖1-3，根據(jù)本發(fā)明原理的旋轉機器的第一實施例包括具有面向內的環(huán)形壁12的外部外殼11和各具有面向內的端壁52的諸側部外殼51。外部外殼11和諸側部外殼51通過環(huán)形壁12和諸端壁52連接在一起形成一腔室60。該旋轉機器總的用標號10表示。
一大致橢圓形或透鏡狀的兩葉瓣的轉子組件21具有一在轉子頂點25、26之間延伸的周緣22、23，并光滑地過渡到頂點周緣25a、26a。兩個槽28、29設置在轉子周緣22和23內，它兩具有一底部28a、29a和平行的槽側28b、29b。轉子側面24密封抵靠在端壁52上。
為了控制轉子組件21的運動，需要有一轉子定位機構，但圖中未示出。這可以是現(xiàn)有技術中所描述的各種類型。一軸83在軸承84和85內轉動，而軸83帶有在轉子軸承86內轉動的偏心曲柄銷，軸由轉子轉動并產生扭矩。該軸可以是現(xiàn)有技術中所描述的其它各種類型。
有一可滑動地安裝的密封組件，它帶有至少4個可滑動地安裝的密封件，包括高壓密封件44、45和流量調節(jié)密封件46。這些密封件圍繞如圖1和7b所示的轉子頂點25、26之間的最小容積區(qū)域65的中心安裝在外殼內。高壓密封件44、45可徑向地滑動以調制與轉子周緣22和23、頂點周緣25a和26a以及槽底部28a和29b接觸的觸點的相對運動，同時，流量調節(jié)密封件46跟隨轉子周緣22、23以及頂點周緣25a、26a?？苫瑒影惭b的密封件一般通過某種產生向內朝向轉子的力的裝置保持與轉子21接觸。作為一種變體，例如通過傾斜轉子使其中一個密封件可保持靜止。
參照圖1，機器外殼形成一具有一預選容積的卡梯歐德形狀的內腔。在所示的實施例中，轉子占據(jù)大約外殼內腔容積的28％。通過從外殼內腔容積中減去轉子容積，可確定可使用的容積。如圖1中操作實例所示，轉子將可供容積分成3％的第一最小尺寸的可供容積部分65以及69％的余下的遠大得多的可供容積部分。從圖1中可見，轉子位于其最頂上位置，卡梯歐德內腔的突出部16的理論中心位于轉子的中心線上，轉子中心線將轉子分成大致相等的左側部分和右側部分。突出部16將在以下的描述中作更為詳細的解釋。在圖1中，中心線用標號18表示。如圖1所示，機器外殼形成兩個沿會聚線定位的輪葉部位，并相對于截面線18形成鏡面圖像對稱。在圖1所示的優(yōu)選實施例中，兩個輪葉部位通過形成在機器外殼內的大致相等尺寸的槽而形成。各個輪葉部位，即各個槽，容納至少一個可滑動地移動的輪葉，且如果需要的話，多個輪葉可容納在各槽內。例如，在圖2所示的結構中，輪葉45位于一對輪葉44之間。輪葉44、45相對于彼此可獨立地移動。如圖1所示，輪葉部位和槽位于圖1中的小容積部分65內，沿基準線18定位的卡梯歐德內腔的突出部16大致地將小容積65分成相等的部分。較佳地，輪葉部位具有規(guī)定的操作任務，使槽或輪葉部位移動到基準線18的左邊，包含三個或多個全部時間往復運動的密封件，并使輪葉部位移動到基準線18的右邊，包含一個或多個往復運動的閥密封件。盡管在所示實施例中的輪葉部位顯示為大致相等的尺寸并且彼此鏡面對稱，但通常較佳地是諸輪葉部位相對于卡梯歐德內腔的突出區(qū)域16不對中。如上所述，本發(fā)明提供一附加的工作容積，它形成在兩個輪葉部位、卡梯歐德內腔的突出區(qū)域和轉子的上表面之間。一般地說來，全部輪葉組件可位于突出區(qū)域16中心的兩側，且在多個輪葉組件之間可形成多個工作容積。
如圖4-6所示的旋轉機器20的一第二實施例與第一實施例不同之處在于一不同類型的高壓密封件41代替了三個高壓密封件44、45。對此情形，流量調節(jié)密封件46脫離與轉子周緣22或23的接觸，代替槽28或29在流量調節(jié)密封件46下面移動。這可通過以下方法來實現(xiàn)在調節(jié)密封件提升裝置32上產生一沿徑向向外的力，或限制密封件進一步沿徑向向內的運動和成形轉子周緣以造成與密封件的分離。以下對裝置操作的描述假定槽在流量調節(jié)密封件46下面的運動與流量調節(jié)密封件46的提升同步，這是本技術領域內的技術人員所明白的。
圖7a至7g示出七個連續(xù)的操作循環(huán)的位置。如圖1-3所示是根據(jù)本發(fā)明原理的旋轉機器的第一實施例?；瑒影惭b的密封件44、45和46的操作將在用作一氣體膨脹器的第一實施例中予以描述，同時，得出呈產生扭矩的軸83轉動形式的動力。該過程顛倒過來將描述一壓縮機。
圖7a的位置接近循環(huán)的開始。流量調節(jié)密封件46的接觸從轉子頂點25a過渡到轉子周緣22。一高壓口71設置在高壓密封件44、45和流量調節(jié)密封件46之間，它們包圍容積61。轉子頂點周緣25a移動到與外殼環(huán)形壁12接觸，并在流量調節(jié)密封件46和與環(huán)形壁12接觸的轉子頂點周緣25a之間形成一包圍的容積63。在容積63形成之后，從圖7a的位置繼續(xù)順時針方向轉動可導致密封件46的接觸開始傳遞到槽28上并打開容積63到容積61和高壓口71。容積63非常小，導致用于填充高壓氣體的有用容積也非常小。這與現(xiàn)有技術中所描述的遠大得多的有用容積形成對比，該大的容積對應于圖7b中所示的轉子頂點25和26之間的最小容積65。
一容積62存在于高壓密封件44、45和接觸環(huán)形壁12的轉子頂點周緣26a之間，它通向低壓端口72。高壓密封件45與槽28等寬以保持與槽側28a和槽底28b的密封，而高壓密封件44形成一抵靠轉子周緣22的密封(如圖1的軸向視圖所示)。
圖7a接近于循環(huán)中的某一位置，其中容積64形成在與滑動安裝的密封件相對的轉子的一側上介于接觸環(huán)形壁12的頂點周緣25a、26a之間。可以看到，形成頂點周緣25a與環(huán)形壁12的接觸，導致容積63的一膨脹型式而變成容積64。
轉子上死點位置顯示在圖7b中。容積63的大小已經從如圖7a所示的工作沖程的開始起增加，由于高壓氣體轉移到容積63內，使在軸83上產生輸出扭矩。容積64單獨地從如圖7a所示的容積64進一步膨脹到其最大容積，并從前一循環(huán)中產生的氣體膨脹獲得能量。如從比較圖7b與圖7a和7c-7e中可以看到的，轉子將內部外殼腔分成具有最大尺寸差異的兩個容積部分。轉子的頂部與機器外殼合作而形成機器的最小尺寸的可供內腔容積。轉子相對的或底部的部分與機器外殼合作而形成一大得多的第二容積尺寸，即，最大可供容積尺寸。對于優(yōu)選的卡梯歐德外殼內腔形狀來說，小的可供容積大致圍繞卡梯歐德形狀的突出區(qū)域進行對中。然而，由于在該內腔區(qū)域65內形成多個工作容積，所以該位置的轉子周緣形狀將實現(xiàn)扭矩的輸出。在所示的實施例中，位于卡梯歐德突出部各側上的輪葉部位間隔得相當靠近，輪葉部位沿會聚線布置，其分離開15％的角位移。為了如優(yōu)選實施例那樣最大程度地減小輪葉位移和輪葉隨轉子的末端壓力角，輪葉布置在會聚線上但無要求。
從圖7b的上死點位置進一步轉動，致使容積64打開和與通向低壓口71的容積62組合。由于頂點25經過了排氣口71上方，所以頂點周緣26a和環(huán)形壁12之間沒有密封件。容積62和64組合而形成新的容積62和64。作為用于一壓縮機的入口，這將對應于氣體的較大容積入口。對于用作為一膨脹器的實施例的機器，容積62和64都包含待排出的氣體。在圖3b所示的位置處，從前一轉動循環(huán)中排出的廢氣的排氣沖程開始。
圖7c顯示容積64已經減小到非常小的容積，從該容積內排出了幾乎所有的氣體。就在超過如圖7c所示的該位置，頂點周緣26a脫開與環(huán)形壁12的接觸，從容積64形成為62a。流量調節(jié)密封件46越過槽28使容積63與容積61隔絕，而包含在容積63內的氣體開始一膨脹的過程。
圖7d中轉子的最底部位顯示容積63進一步膨脹包含在容積62a內的氣體以將氣體排出廢氣端口72外。高壓入口71通過流量調節(jié)密封件46與容積63隔絕，容積62a通過高壓密封件44、45與高壓入口71隔絕。
當轉子進一步移動通過循環(huán)到達如圖7e所示的位置時，頂點周緣26a形成與環(huán)形壁12接觸，而容積63變成容積64a以繼續(xù)膨脹過程。隨著形成容積63a開始一新的工作沖程。圖7f處于上死點位置，然而，這不是循環(huán)的結束。當排氣循環(huán)在接近圖7g的位置結束時，該循環(huán)才完成，在圖7g的位置容積62a達到最小，頂點周緣25a不再密封抵靠于環(huán)形壁12。
現(xiàn)參照圖8、9和10a-c，一旋轉機器50的第三實施例包括兩個外部外殼部分11和一附加的中心外殼部分13，它具有面向內的環(huán)形壁12、14和內端壁15。如第一實施例中所述，外部外殼部分11、13和側部外殼5通過環(huán)形壁12和14、外殼內端壁15和側壁52連接在一起。
兩葉瓣的轉子包括兩個轉子部分21，它們具有弧形面22、23，對稱地相遇在相對的頂點25和26處；以及，一較小的中心轉子部分27，它具有在轉子頂點32、33之間延伸的轉子周緣30、31。轉子組件具有如圖8所示的四個側面24、34，它們密封抵靠于外殼內端壁15和側壁52(如圖1所示)。在中心轉子部分27內有附加的槽35、36，它們的功能與第一實施例的槽28、29的相同，然而，它們設置在一較小轉子部分內。有一內部端口59，它互連包含在較大外殼內的容積和轉子容積以及功能上對應于圖7b的容積63的較小的中心部分?？梢栽O想使用連接這些容積的某些裝置，以便允許高壓氣體填充對應于較大轉子和外殼部分的容積。
圖8、9和10a-c的第三實施例包括一更加復雜的徑向密封組件，該組件具有11個可滑動安裝的密封件43-48，它們可在槽40、42內沿徑向移動。圖3的軸向視圖中所示出的高壓密封件44、45和流量調節(jié)密封件46采用了相同的標號。它們具有與第一實施例相同的功能，例外的是，諸密封件形成一抵靠于轉子部分21的、面向內移動的側面34的密封。抵靠于轉子周緣22、23進行密封的、可滑動安裝的密封件43以及附加的可滑動安裝的高壓密封件47、48是密封件的一實例，用來幫助實現(xiàn)高壓密封件44、45之間的密封?？梢栽O想對于高壓側和流量調節(jié)側可應用更多個密封件。
該第三實施例50還包括高壓口71，它位于外部外殼11內介于徑向輪葉44、45和46之間。高壓口71通向被輪葉43-48和面向內的轉子側面34包圍的容積61。對此情形的高壓入口可設計有具有絕熱內襯的高壓口，而可滑動安裝的密封件可用外部裝置進行定位，這樣，可以達到與轉子周緣沒有實際的接觸但有接近的接觸。例如，這種與應用循環(huán)的循環(huán)特性的組合可導致在非常高入口溫度下的使用。位于外部外殼11內的是低壓口72，它比第一實施例更加伸入外殼內。
徑向輪葉組件的使用一般地允許小得多的轉子組件。圖11和12中的外部外殼11顯示為沒有滑動安裝的密封件。該外部外殼的環(huán)形壁12具有環(huán)形壁12的一附加的突出部分16，它顯著地穿越超過轉子周緣22。環(huán)形壁12a有一重疊部分，它代表轉子頂點周緣25a和26a的理論接觸點，然而，這里的環(huán)形壁實際上不存在。
圖13-15所示的一第四實施例也許是本發(fā)明的最簡單形式，它具有單一可滑動安裝的高壓密封件41的特征。高壓密封件41朝向外殼中心移動，當轉子半途轉動通過循環(huán)并從外殼中心向外移動而允許轉子通過上死點位置時，高壓密封件的移動可保持密封件抵靠在轉子上。如在現(xiàn)有技術中所描述的、沒有在轉子周緣上形成滑動接觸的往復運動的輪葉將會限制轉子的尺寸和高壓密封的位置。此外，通過將輪葉位置偏移到卡梯歐德突出部的各側，可更加控制對于轉子的角度位置的扭矩曲線。閥55的打開是對應于第一實施例的流量調節(jié)密封件46下方的流動通過槽28的打開，所述閥55在此情形中可以是任何合適的機械致動閥或應用于諸如一壓縮機的裝置中的止回閥。
使用在卡梯歐德突出區(qū)域內作往復運動的輪葉來形成多個工作容積的一實施例示于圖16a-16n中。一三側面轉子(three-sided rotor)實施例的連續(xù)的諸位置顯示出壓縮和膨脹的一完整的循環(huán)。該實施例在中心壓力密封的各側上具有一分瓣密封(valving seal)以形成兩個工作容積，左邊容積用作一用于壓縮的流量調節(jié)閥，而右邊容積用作一用于膨脹的流量調節(jié)閥。第二卡梯歐德突出部具有一單一的輪葉以便將裝置的入口和出口完全地分離。該實施例示出一典型的熱發(fā)動機或熱泵結構。
顯示分瓣和壓力密封組合(valving and pressure seal combination)的旋轉機器100的一實施例示于圖17中。用作為一壓縮機的該機器具有位于密封組件115內的吸入口101，它通過分瓣密封件113從與轉子周緣的接觸提升而敞口于工作容積。密封組件116的分瓣密封件113還被打開，下游的容積接近最大值。密封組件117的分瓣密封件113密封住入口的流量，類似于關閉用于該類型壓縮機的一止回閥。壓力密封112總是密封抵靠在轉子周緣上，其功能與該類型壓縮機的現(xiàn)有技術的功能相同。分瓣密封件111調節(jié)通向出口102的流量。密封組件115的分瓣密封件111被打開，上游的容積被減小。密封組件116的分瓣密封件111關閉，并接近位移循環(huán)(displacement cycle)的結束。這用來消除無用的容積，不利于膨脹。密封組件117的分瓣密封件111剛打開，上游的容積達到最大值?？梢岳斫獾绞褂萌鐖D1的機器10所述的槽可交替地實現(xiàn)分瓣作用。
就本發(fā)明的構造和操作方式的細節(jié)而言，諸附圖和以上的描述并不代表本發(fā)明的唯一形式。在某些情形中顯現(xiàn)得有利時，則可考慮零件形式和數(shù)量的變化以及等價物的替代；盡管使用了具體的物項，但它們只有屬類的和描述的意義，并不對本發(fā)明構成限制，本發(fā)明的范圍由附后的權利要求予以限定。
權利要求
1.一種旋轉機器包括一外殼，它帶有形成一工作容積的一內壁；一轉子，它安裝成在工作容積內作轉動運動，所述轉子具有在頂點處相遇的第一和第二弧形面；用于在所述外殼內轉動所述轉子的裝置；所述外殼形成第一和第二間隔開的、大致并排的輪葉部位，它們與所述工作容積連通；第一和第二輪葉具有設置在各所述輪葉部位內的一轉子接觸端；所述轉子可在工作容積內轉動到一頂部位置，以接觸所述內壁而將所述工作容積分成一第一最小尺寸的工作容積和一第二遠大得多尺寸的工作容積；所述輪葉部位與所述最小尺寸工作容積連通，以使諸所述輪葉的諸轉子接觸端接觸所于述第一轉子弧形面的間隔的諸部分；所述第一和所述第二輪葉包括一帶有所述第一轉子弧形面的一第一部分的第一全時間往復運動密封件，以及一帶有所述第一轉子弧形面的一第二部分的第二往復運動分瓣密封件；所述第一輪葉在所述第一輪葉部位內作往復運動，當所述轉子在所述外殼內移動時，移動輪葉的轉子接觸端，以保持與所述第一轉子弧形面形成接觸的基本上連續(xù)的密封；所述第二輪葉在所述第二輪葉部位內作往復運動，以便移動輪葉的轉子接觸端朝向和遠離所述第一轉子弧形面，以形成與所述第一轉子弧形面接觸的可選擇的分瓣密封；以及這樣，在所述輪葉的轉子接觸端、所述第一轉子弧形面和所述內壁之間形成一可選擇打開的附加的工作容積。
2.如權利要求1所述的旋轉機器，其特征在于，還包括與所述工作容積連通的入口和出口，當所述轉子在所述外殼內移動時它們合作來提供一正排量泵的作用。
3.如權利要求1所述的旋轉機器，其特征在于，還包括與所述工作容積連通的入口和出口，當所述轉子在所述外殼內移動時，它們合作來提供輸入到所述吸入口的高壓流體的膨脹。
4.如權利要求1所述的旋轉機器，其特征在于，還包括與所述工作容積連通的入口和出口，使所述出口位于所述第一和所述第二輪葉之間。
5.如權利要求1所述的旋轉機器，其特征在于，所述內壁形成一卡梯歐德形狀，該內壁具有一位于所述第一和所述第二輪葉之間的卡梯歐德突出區(qū)域。
6.如權利要求5所述的旋轉機器，其特征在于，還包括一延伸到所述工作容積內的基準線，將所述卡梯歐德突出區(qū)域和所述轉子分成對應的大致相等大小的兩部分。
7.如權利要求1所述的旋轉機器，其特征在于，相對于所述轉子的轉動運動，所述第一輪葉部位位于所述第二輪葉部位的上游。
8.如權利要求7所述的旋轉機器，其特征在于，多個輪葉位于所述第一輪葉部位內。
9.如權利要求7所述的旋轉機器，其特征在于，三個輪葉位于所述第一輪葉部位內。
10.如權利要求9所述的旋轉機器，其特征在于，所述第一輪葉部位包括一槽，使所述三個輪葉系列地設置在一單一外形布置中的所述槽內。
11.如權利要求10所述的旋轉機器，其特征在于，所述三個輪葉包括一設置在較小兩個輪葉之間的一第一較大輪葉。
12.如權利要求1所述的旋轉機器，其特征在于，所述轉子具有大致透鏡的形狀。
13.如權利要求1所述的旋轉機器，其特征在于，所述轉子安裝成在所述外殼內作偏心運動。
14.如權利要求1所述的旋轉機器，其特征在于，所述轉子安裝成圍繞一固定軸線作偏心轉動運動。
15.一種旋轉機器包括一外殼，它帶有形成一工作容積的一內壁；一轉子，它安裝成在工作容積內作轉動運動，所述轉子具有在頂點處相遇的第一和第二弧形面；用于在所述外殼內轉動所述轉子的裝置；所述外殼形成第一和第二間隔開的大致并排的輪葉部位，它們與所述工作容積連通；第一和第二輪葉具有設置在各所述輪葉部位內的一轉子接觸端；所述轉子可在工作容積內轉動到一頂部位置，以接觸所述內壁而將所述工作容積分成一第一最小尺寸的工作容積和一第二遠大得多尺寸的工作容積；諸所述輪葉部位與所述最小尺寸工作容積連通，以使諸所述輪葉的諸轉子接觸端接觸于所述第一轉子弧形面的間隔的諸部分；所述第一和所述第二輪葉包括一帶有所述第一轉子弧形面的第一和第二間隔部分的全時間往復運動密封件；所述第一和所述第二輪葉在其對應的輪葉部位內作往復運動，當所述轉子在所述外殼內移動時，移動其對應的轉子接觸端，以保持形成與所述第一轉子弧形面的間隔的部分接觸的基本上連續(xù)的密封；以及這樣，在所述輪葉的轉子接觸端、所述第一轉子弧形面和所述內壁之間形成一附加的工作容積。
16.如權利要求14所述的旋轉機器，其特征在于，還包括與所述工作容積連通的入口和出口，當所述轉子在所述外殼內移動時它們合作來提供一正排量泵的作用。
17.如權利要求14所述的旋轉機器，其特征在于，還包括與所述工作容積連通的入口和出口，當所述轉子在所述外殼內移動時，它們合作來提供輸入到所述吸入口的高壓流體的膨脹。
18.如權利要求14所述的旋轉機器，其特征在于，還包括與所述工作容積連通的入口和出口，使所述出口位于所述第一和所述第二輪葉之間。
19.如權利要求14所述的旋轉機器，其特征在于，所述內壁形成一卡梯歐德形狀，該內壁具有一位于所述第一和所述第二輪葉之間的卡梯歐德突出區(qū)域。
20.如權利要求18所述的旋轉機器，其特征在于，還包括一延伸到所述工作容積內的基準線，從而將所述卡梯歐德突出區(qū)域和所述轉子分成對應的大致相等大小的部分。
21.如權利要求14所述的旋轉機器，其特征在于，相對于所述轉子的轉動運動，所述第一輪葉部位位于所述第二輪葉部位的上游，其中，多個輪葉位于所述第一輪葉部位內。
22.如權利要求7所述的旋轉機器，其特征在于，三個輪葉以單行排列連續(xù)地設置在所述槽內。
23.如權利要求21所述的旋轉機器，其特征在于，所述三個輪葉包括一設置在兩個較小的輪葉之間的一第一較大的輪葉。
24.如權利要求14所述的旋轉機器，其特征在于，所述轉子具有大致透鏡的形狀。
25.如權利要求14所述的旋轉機器，其特征在于，所述轉子安裝成在所述外殼內作偏心運動。
26.如權利要求14所述的旋轉機器，其特征在于，所述轉子安裝成圍繞一固定軸線作偏心轉動運動。
全文摘要
徑向定向的兩個或多個可滑動地安裝的密封件設置在一旋轉機器內。其中一個可滑動地安裝的密封件可有選擇地收回，以相對于一在機器內安裝成作偏心轉動的轉子執(zhí)行分瓣操作。
文檔編號F01C21/10GK1839262SQ200480021090
公開日2006年9月27日 申請日期2004年7月20日 優(yōu)先權日2003年7月23日
發(fā)明者約瑟夫·A·斯巴若尼斯 申請人:約瑟夫·A·斯巴若尼斯