專利名稱：旋轉壓縮機-膨脹器系統(tǒng)以及相關聯(lián)的使用和制造方法
技術領域：
本技術總體上是針對旋轉壓縮機-膨脹器系統(tǒng)，例如，用于壓縮、儲存、和/或釋放壓縮的流體。
背景技術：
來自一個電力系統(tǒng)的功率需求可能顯著地變化。為了改進電力系統(tǒng)的效率，所希望的是對過量的、非高峰時的、并且可再生的電力進行儲存，從而使得可以在高需求時利用 所儲存的電力。存在若干對于能量進行存儲以便之后用來產生電力可供使用的方法，它們包括電池、高架水力系統(tǒng)、以及壓縮空氣能量儲存(CAES)系統(tǒng)。CAES系統(tǒng)在由來自電力系統(tǒng)的能量所驅動的一個壓縮機中壓縮大氣空氣。壓縮空氣被儲存在壓縮空氣存儲器中，例如，一個地質構造或者其他結構中。當需要這種能量時，壓縮空氣可以被加熱并且膨脹來產生電力?？梢允褂枚喾N不同的裝置來壓縮并且膨脹這種來自CAES系統(tǒng)的空氣。例如，一種正排量機器(PDM)，如典型的內燃發(fā)動機、往復運動的空氣壓縮機或者旋轉排量裝置，可以將空氣壓縮以便儲存。用于減少CAES系統(tǒng)成本的方法之一是為壓縮與膨脹過程二者使用雙向方式的一個PDM。然而，雙向的PDM通常在機械方面是復雜的并且趨于以高壓力比率運行，從而導致系統(tǒng)中高的溫度改變。這可以導致相對少量的回收能量。結果是，對于在CAES系統(tǒng)中使用的一種有效率的、低成本的、雙向的(例如，可反轉的)壓縮機/膨脹器存在需要。
附圖簡要說明通過參見以下附圖可以更好地理解本披露的許多方面。在附圖中的部件不一定是成比例的。而是將重點放在清楚地展示本披露的原理。而且在這些附圖中，相似的參考號在所有這幾個視圖中指代相應的零件。圖I是根據(jù)本披露若干實施方案的、被配置成用于儲存和釋放壓縮流體的一種壓縮空氣能量儲存系統(tǒng)的一個部分圖解展示。圖2是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的雙瓣式旋轉排量系統(tǒng)的一個部分圖解正視圖。圖3是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的三瓣式旋轉排量系統(tǒng)的一個部分圖解正視圖。圖4A是根據(jù)本披露的多個實施方案配置的壓縮機/膨脹器系統(tǒng)的一個等距正視圖。圖4B-4E是圖4A的壓縮機/膨脹器系統(tǒng)在運行過程中的多個代表性的點處的示意圖。
圖5是在圖3中示出的系統(tǒng)310的上部的一個放大的端視圖。圖6A是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的、具有一個整合的熱交換器的一種旋轉排量系統(tǒng)的部分圖解等距視圖。圖6B是根據(jù)本披露的另一個實施方案配置的、具有一個整合的熱交換器的一種多級旋轉排量系統(tǒng)的部分圖解的等距側視圖。圖6C是圖6B系統(tǒng)的一個內部部分的圖解等距端視圖。圖6D是圖6B系統(tǒng)的一個部分圖解等距端視圖。圖7是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的、具有一個隔離器的一種旋轉排量系統(tǒng) 的正視圖。圖8是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的、具有一個總體上中空的轉子的一種旋轉排量系統(tǒng)的部分圖解等距視圖。圖9是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的、具有多個并行運行的轉子的一種旋轉排量系統(tǒng)的部分圖解等距視圖。

圖10是根據(jù)本披露的另一個實施方案配置的一種旋轉排量系統(tǒng)的展開的等距側視圖。圖11是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的一種旋轉排量系統(tǒng)的等距視圖。
詳細描述本技術總體上是針對一種用于儲存和釋放壓縮流體的旋轉壓縮機-膨脹器系統(tǒng)，以及相關聯(lián)的系統(tǒng)和方法。在至少一些情況下，該系統(tǒng)包括一個壓力改變艙室、在該艙室與第一和第二通道之間的無閥式流體連通、一個整合的熱交換器、和/或具有三個或者更少波瓣(例如，兩個波瓣)的一個轉子。在若干實施方案中，該轉子能夠雙向地運行，例如，在第一構型或者模式和第二構型或者模式中，在第一構型或者模式中流動是從第一通道經(jīng)由該艙室而提供到第二通道的，并且在第二構型或者模式中流動是從第二通道經(jīng)由該艙室而提供到第一通道的。在其他實施方案中，本技術以及相關聯(lián)的系統(tǒng)和方法可以具有不同的構型、模式、部件、和/或過程。另外的其他實施方案可以省去多個具體部件或者過程。因而，相關領域的普通技術人員應理解的是本技術可以包括帶有額外元件的其他實施方案、和/或可以包括不帶有以下參照圖1-11所示出和說明的若干特征的其他實施方案。在可再生能源的情況下，某些或者所有的前述特征具有特別的適用性和優(yōu)點。具體是，許多可再生能源(例如，太陽能和風)以隨時間顯著變化的方式提供能量。與一個適合的存儲器相組合的組合式壓縮機/膨脹器系統(tǒng)提供了一種用來儲存能量并且在以后的時間釋放能量的有效機構。通過改進此類壓縮機/膨脹器系統(tǒng)的運行效率，目前所披露的技術的多個方面可以改進從可再生來源獲取、儲存并且使用能量的效率。以下說明的本技術的許多實施方案可以采取計算機可執(zhí)行指令的形式，包括由可編程計算機所執(zhí)行的多種例程。相關領域的技術人員應理解的是，本技術的多個方面可以在與以下示出和說明的那些不同的計算機系統(tǒng)上進行實踐。本技術可以在一種特殊用途的計算機或者數(shù)據(jù)處理器中實施，該計算機或者數(shù)據(jù)處理器是特別地編程、配置或者構造的以便執(zhí)行以下說明的這些計算機可執(zhí)行指令中的一個或多個。因此，如在此概括地使用的，術語“計算機”和“控制器”是指任何數(shù)據(jù)處理器并且可以包括因特網(wǎng)工具和手持裝置(包括掌上計算機、可穿戴計算機、蜂窩式或者移動電話、多處理器系統(tǒng)、基于處理器的或者可編程序的消費電子產品、網(wǎng)絡計算機、小型計算機以及類似物)。由這些計算機所處理的信息可以顯現(xiàn)于任何適合的顯示介質，包括CRT顯示器或者IXD。本技術還可以在分布式環(huán)境中實踐，其中多個任務或者模塊是由遠程處理裝置來執(zhí)行的，這些遠程處理裝置通過一個通信網(wǎng)絡來鏈接。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊或者子例程可以是位于本地的以及遠程的記憶儲存裝置中。以下說明的本技術的多個方面可以被儲存或者分布在計算機可讀介質上，包括磁性或者光學可讀的或者可移除的計算機光盤，并且電子地分布在網(wǎng)絡上。本技術的多個方面具體的數(shù)據(jù)結構和數(shù)據(jù)傳輸也涵蓋在本技術的范圍內。
綜述圖I圖解地展示了用于儲存在一個時間產生的能量用來在以后的時間使用的一種代表性的整個系統(tǒng)100。整個系統(tǒng)100可以包括一個或多個能量供應源102，這些能量供 應源在箭頭A的方向上經(jīng)由電網(wǎng)104上的電線朝一個能量儲存裝置(例如，一個儲存器)108供應能量。所供應的能量可以是從多種適合的來源產生的，包括例如，風、太陽、天然氣、油、煤炭、水力、核能、和/或其他來源?！獋€功率裝置106 (例如,一個電動機、發(fā)電機或者電動機/發(fā)電機)使用來自供應源102的能量來電氣地或者機械地驅動一個雙向的壓縮機/膨脹器110以便在第一構型或者模式中運行。在這種第一模式中，該壓縮機/膨脹器壓縮一種流體，例如，大氣空氣。在壓縮的過程中產生的熱量可以被耗散或者保留以便之后在膨脹過程中使用。在空氣已經(jīng)被壓縮之后，空氣被導向該能量儲存裝置108的一個壓縮機/膨脹器流體儲存體積101。這種能量儲存裝置108可以包括地質構造、水下壓縮流體儲存容器、高壓儲箱、和/或其他適合的體積。在一些實施方案中，這種能量儲存裝置108是如在美國臨時專利申請序號61/309，415-水下壓縮空氣能量儲存-中說明的一個水下裝置，該申請通過引用結合于此。在一些實施方案中，這種能量儲存裝置108包括壓縮機/膨脹器流體儲存體積101和一個熱儲存體積103。壓縮機/膨脹器流體儲存體積101可以儲存由雙向的壓縮機/膨脹器110處理過的工作流體。這種熱儲存體積103可以儲存該雙向的壓縮機/膨脹器110使用的或者其他過程或者機器使用的加熱的或者冷卻的流體。當能量消耗器112需求來自電網(wǎng)104的額外的能量時，這種能量儲存裝置108可以將壓縮空氣或者另一種流體供應給該雙向的壓縮機/膨脹器110，而該雙向的壓縮機/膨脹器以第二模式運行以便使得壓縮空氣或者其他流體膨脹。在一些實施方案中，在膨脹過程中熱量可以被加到壓縮機/膨脹器110上。這種熱量可以是壓縮過程的產物或者可以來自另一個熱源(例如，溫熱液體存儲器、來自氣輪機的排放物、和/或其他適合的來源)。在壓縮機/膨脹器110中使得空氣膨脹會驅動該功率裝置106來在箭頭B的方向上向電網(wǎng)104供應電力。因而電力被提供給能量消耗器112。這種壓縮機/膨脹器110可以基于能量需求和多種其他因素而以不同的速度來運行。在一些實施方案中，例如，壓縮機/膨脹器110以低速運行，從而產生少量功率，但處于高效率狀態(tài)。在其他實施方案中，壓縮機/膨脹器110以更高的速度運行，從而產生較高量的功率，但處于較低效率的狀態(tài)。系統(tǒng)100還可以包括一個控制器148，該控制器引導一個或多個系統(tǒng)部件的運行，例如，功率裝置106、壓縮機/膨脹器110和/或能量儲存裝置108。因此，控制器148可以接收多個輸入117 (例如，多個傳感器輸入)并且通過計算機實施的指令來引導多個輸出119 (例如，控制信號)。例如，控制器148可以接收與供應源102產生的以及消耗器112所需求的能量水平對應的多個輸入，并且基于這些水平之間的差距來控制流體經(jīng)由壓縮機/膨脹器110的流動方向，例如在能量供應超過需求時引導流體穿過壓縮機/膨脹器110而進入能量儲存裝置108，并且在需求超過供應時反轉流體的流動。在一些實施方案中，控制器148除了響應于供應和需求水平之外或者代替這種響應、還可以響應于操作者的輸入或者其他因素。圖2是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的雙瓣式旋轉排量系統(tǒng)210的一個部分圖解正視圖。系統(tǒng)210可以包括一個第一流體通道214、一個第二流體通道216、以及具有一個內壁220和一個外壁222的艙室殼體218。第一流體通道214可以具有處于一個第一壓力下的工作流體，并且第二通道216可以具有處于比第一壓力更高或更低的一個第二壓力 下的工作流體。艙室殼體218至少部分地包圍一個壓力改變艙室224。在圖2中示出的一個具體的實施方案中，壓力改變艙室224是總體上圓形的，但是在其他實施方案中可以具有一種修飾過的橢圓形、長圓形、擺線形、或者其他曲線形狀。壓力改變艙室224可以進一步包括將第一通道214連接到壓力改變艙室224上的一個第一端口 226、以及將第二通道216連接到壓力改變艙室224上的一個第二端口 228。因此，第一端口和第二端口 226、228延伸穿過艙室殼體218。在本披露的若干實施方案中，在壓力改變艙室224與第一通道214之間和/或在壓力改變艙室224與第二通道216之間沒有閥，如將在以下進一步詳細討論的。 在本披露的若干實施方案中，系統(tǒng)210包括一個雙向的壓縮機/膨脹器，其被配置成用于在第一模式中作為壓縮機運行并且在第二模式中作為膨脹器運行。取決于系統(tǒng)210的運行模式(例如，它正作為壓縮機運轉還是作為膨脹器運轉)，第一端口 226作為一個入口端口或者一個出口端口來運行，而第二端口 228執(zhí)行相反的功能，例如，它作為一個出口端口或者一個入口端口而運行。例如，在第一模式中，其中系統(tǒng)210正作為壓縮機運轉，轉子232在一個第一方向上轉動，則第一端口 226作為一個入口端口起作用(將低壓工作流體或者流動供送進入壓縮艙室224)，并且第二端口 228作為一個出口端口起作用(接受壓縮的工作流體并且將其供送到第一通道214)。在第二模式中，其中該系統(tǒng)正作為膨脹器運轉，轉子232在一個與第一方向相反的第二方向上轉動,貝U第一端口 226作為出口端口運行,而第二端口 228作為入口端口運行，并且通過系統(tǒng)210的流動方向是反向的。在其他實施方案中，系統(tǒng)210作為一個專用的壓縮機或者膨脹器運行，并且不會雙向地運轉。在具體的實施方案中，系統(tǒng)210可以具有多于兩個的端口。例如，在一些實施方案中，系統(tǒng)210可以具有兩個入口端口和兩個出口端口。這些端口 226、228可以是帶有修圓拐角的矩形或者是其他形狀。這些端口 226、228被定位在艙室殼體218中的方式在本披露的不同實施方案中是不同的，如以下將進一步詳細說明的。在任何這些實施方案中，多個單獨的端口(例如，第一端口 226和第二端口 228)是彼此通過艙室殼體218的一個分離部分230而分開的。系統(tǒng)210可以進一步包括一個轉子232，該轉子被聯(lián)接到一個軸234上并且是相對于該軸偏心地可轉動的，該軸延伸穿過轉子232的一個中央部分236。一個偏心凸輪268被進一步聯(lián)接到軸234上并且被定位在轉子232的這個中央部分236中。轉子232可以具有多個波瓣238。雖然在圖2中展示的轉子232包括兩個波瓣238，但在其他實施方案中它可以具有三個或更多個波瓣。這些波瓣238可以在本披露的不同實施方案中具有多種不同的形狀、曲率、和尺寸?？傮w上，每個波瓣238與轉子232的相鄰區(qū)域相比從轉子232的中心236徑向地向外延伸了更大的量，從而使得轉子232的周邊邊界233是非圓形的。每個波瓣在該波瓣238的徑向最外點處具有一個尖端239。軸234沿著一個垂直于圖2平面的轉動軸線RA延伸進入(例如，橫過)艙室224。軸234可以被電氣地和/或機械地連接至一個電動機、一個發(fā)電機、或者一個電動機/發(fā)電機(在圖I中圖解地不出)上。轉子232是通過轉動該軸234和凸輪268來致動的。軸234的轉動方向決定了轉子232的轉動方向以及系統(tǒng)210是作為壓縮 機還是膨脹器來運行。如以下將參照圖3進一步詳細討論的，可以在一些實施方案中加入齒輪來影響轉子的轉動。在這個展示的實施方案中，第一端口 226與第二端口 228 二者都是徑向地定位的。換言之，這些端口 226、228被定位在艙室殼體218的一個總體上平行于轉動軸線RA的表面221上。隨著轉子232圍繞軸234作軌道式公轉，這些波瓣尖端239轉過第一端口和第二端口 226、228并且周期性地覆蓋和不覆蓋第一端口和第二端口 226、228。在這些波瓣238上的多個密封件(例如，尖端滾子240)將轉子232密封在艙室殼體218的內壁220上。這些尖端滾子240可以是總體上圓柱形的并且通過一個滾子安裝件241而被安裝到這些波瓣238上，如一個無齒的輪與軸式設備或者一個球形輪系統(tǒng)。這些滾子240可以通過彈簧或者其他壓力裝置以受調節(jié)的方式而壓靠在這些轉子壁上(例如在美國專利3，899，272中披露的)，以便提供與艙室殼體內壁220的低摩擦接觸并且還可以引導轉子的位置。這些滾子240還可以幫助確保加壓的流體不會從一個由轉子232和殼體內壁220定界的艙室區(qū)242中逃離。在其他實施方案中，可以使用其他的尖端密封特征，如滑動密封件、液體膜、和/或有目的地安置在波瓣238與艙室殼體218的內壁220之間的縫隙空間。在一個實施方案中，例如，可以將一個薄的液膜施加到艙室殼體218或者這些波瓣尖端239上。在一些實施方案中，這個薄的膜可以包括海水、淡水、油、乙二醇、丙二醇、和/或另一種材料，或者多種材料的組合。這種薄的膜可以跨過尖端239與艙室殼體內壁220之間的縫隙而提供更高的流動阻力。在其他實施方案中，空氣軸承可以被應用到尖端239上以便用最小的摩擦來密封艙室區(qū)242。在至少一些實施方案中，壓力改變艙室224的內壁220和/或轉子232的多個部分可以包括一個或多個低摩擦涂層244。這種涂層244可以包括塑料、陶瓷、或者其他材料。在低溫應用中，一個低摩擦涂層(例如，特氟綸、環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯、交聯(lián)聚乙烯、和/或其他材料)可以改進密封的整體性，同時在轉子232與艙室224之間提供相對低的摩擦而不會導致高溫密封的花費。在第一端口 226與第二端口 228之間的這個分離部分230可以承載一個密封件，例如，一個幾何可變的密封件246。在轉子232在艙室224中偏心地轉動時，這個幾何可變的密封件246可以與轉子232的周邊邊界233接合。幾何可變的密封件246與轉子的周邊233以及接觸了艙室殼體218的內壁220的這些滾子240相組合，將艙室224分成具有單獨的區(qū)壓力的多個單獨的艙室區(qū)242。在所展示的位置中，艙室224僅具有一個艙室區(qū)242，這是由于轉子232的軌道取向。旋轉這個轉子232會改變這些區(qū)242的大小和數(shù)目，如以下將進一步詳細地并且通過參照圖4A-4E來討論的。轉動的轉子232相對于艙室殼體內壁220的軌道位置可以決定這些艙室區(qū)242的大小以及在這些區(qū)242中的流體壓力。例如，展示在圖2中的轉子232被取向為在相當于下止點的位置中。在壓縮模式中，轉子232在第一轉動方向(例如，順時針)圍繞偏心軸234轉動來將壓縮的工作流體輸送到一個高壓通道(例如，第二通道216)。在膨脹模式中，轉子232在相反的方向上轉動以便將膨脹的工作流體輸送到一個低壓通道(例如，第一通道214)。如以上通過參照圖I所討論的，系統(tǒng)210可以包括一個控制器148以便控制轉子232的轉動方向，這進而決定了系統(tǒng)210是運行用來壓縮還是膨脹?？刂破?48因此可以接收多個輸入117 (例如，來自傳感器和/或操作者)并且提供多個輸出119來對轉子232進行導向。控制器148可以通過機械的、電氣的、機電的和/或其他適合的裝置來對轉子232的轉動進行重新導向。例如，在若干實施方案中，控制器148控制軸234的轉動方向和轉矩。在一些實施方案中，控制器148可以在除了控制該系統(tǒng)210的雙向性之外還執(zhí)行多個功能。在這些實施方案中的任何一個，控制器148可以包括編程有指令的任何適合的計算機可讀介質以便對系統(tǒng)210的運行進行導向。系統(tǒng)210可以進一步包括一個定位在艙室殼體218外面的熱交換器258。熱交換器258可以包括一個熱交換器通道256,該熱交換器通道與第一通道和第二通道214、216和/或艙室224的一個或多個處于流體連通。在一個實施方案中，定位在熱交換器通道256與第一和/或第二通道214、216之間的一個熱交換器殼體壁261對于在熱交換器通道256與 第一和/或第二通道214、216之間的流動進行渠道引導。流動可以被渠道引導成增加工作流體與熱交換器258的接觸。熱交換器258可以是專用于提供加熱或者冷卻的、或者可以是雙向的以便在壓縮的過程中冷卻由艙室224處理的流體并且在膨脹的過程中添加熱量。在其他實施方案中，流體由一個或多個噴嘴231 (如霧化噴灑噴嘴)被直接注入艙室224和/或一個通道214、216、或者256中。所注射的流體可以是比在艙室224中的工作流體更涼的或者更熱的、并且因此可以在由熱交換器258提供的熱傳導效應之外或替代該效應來冷卻或者加熱該工作流體。熱交換器258的另外的多個方面將在以下通過參照圖6A-6D來討論。一個外殼體250可以至少部分地包圍或者包繞艙室殼體218、第一通道214、以及第二通道216。外殼體250可以具有一個面向內的內表面252和一個面向外的外表面254。外殼體250可以與艙室殼體218徑向地間隔開，從而提供用于通道214、216、256，熱交換器258、多個穩(wěn)定特征260(例如,支架(standoff))、隔離器材料(在圖2中未示出，但以下通過參照圖7進一步詳細討論)、和/或其他部件的空間。在圖2中，外容器250被展示成是總體上圓柱形的，但是在其他實施方案中可以是其他形狀的和/或可以只是部分地包圍艙室殼體218。外殼體250可以軸向地鄰近于一個或多個隔板262。在這個展示的實施方案中，只示出了一個軸向隔板262以便不擋住系統(tǒng)210的內部工作件，但是在其他實施方案中，夕卜殼體250可以被夾在兩個軸向隔板262之間。以這種方式，夕卜殼體250與這些隔板262可以形成用于系統(tǒng)210內的流動的一個壓力容器。因此，外殼體250的內表面252和這些隔板262接觸和/或容納穿過系統(tǒng)210的加壓的流動。將這種外殼體250用作壓力容器可以減少對于整個系統(tǒng)210的材料要求。如上所述，艙室殼體218的內表面220可以具有一個或多個涂層244以便減少摩擦和/或控制磨損。涂層244可以被涂敷到系統(tǒng)210的其他表面上(除內表面220之外或代替它)，例如，艙室殼體218，外殼體250，轉子232，通道214、216，流體通道256，熱交換器258，隔板262和/或軸234的其他表面，以便實現(xiàn)所希望的功能或者材料特征，如抗熱性或者抗腐蝕性。例如，當系統(tǒng)210被用于內燃機應用時，可以使用高溫涂層(如陶瓷)來保護這些表面不受熱流體損傷。在低溫壓縮機應用中，可以使用塑料涂層來以較低的成本改進抗腐蝕性并且減少摩擦。圖3是根據(jù)本披露的另一個實施方案配置的三瓣式旋轉排量系統(tǒng)310的一個部分圖解正視圖。系統(tǒng)310包括以上通過參照圖2討論的許多特征，包括具有一個內表面220和一個外表面222的一個艙室殼體218、一個壓縮/膨脹艙室224、一個轉子332、一個軸234、以及具有一個內壁252和一個外壁254的一個外殼體250。系統(tǒng)310進一步包括第一通道和第二通道214、216，以及將這些通道214、216連接到艙室224上的第一端口和第二端口 226、228。在這個展示的實施方案中，存在四個端口，但是在其他實施方案中系統(tǒng)310可以包括更多或者更少的端口。在若干實施方案中，在這些端口 226、228中或者在這些通道214,216與艙室224之間不存在閥。一個環(huán)形齒輪366 (例如，一個行星齒輪)被布置在轉子332的中央部分336的內部周邊上并且被定位成與布置在軸234的外部周邊上的一個小齒輪364嚙合。一個偏心凸 輪368被安裝在軸234上并且被定位在轉子336的中央部分336中。轉子齒輪366與小齒輪264嚙合以便使得轉子332圍繞艙室224偏心地軌道式運轉。在其他實施方案中，其他機構，如以上通過參照圖2說明的凸輪，使得轉子332轉動而無需齒輪。在這個展示的實施方案中，轉子332具有一個轉子周邊333，該轉子周邊是總體上三角形的、包括三個曲線波瓣338。每個波瓣338具有一個尖端339，而每個尖端339具有一個尖端拓寬件特征370。在其他實施方案中，轉子332可以具有多于或者少于三個的波瓣338并且這些波瓣338可以具有不同程度的曲率。這些尖端拓寬件370徑向地并且環(huán)圓周地從波瓣尖端339延伸并且與艙室殼體218的內壁220接觸。這些拓寬件370將艙室224分成多個(例如，三個)艙室區(qū)342。旋轉的轉子332的這些波瓣338和尖端拓寬件370周期性地覆蓋和不覆蓋第一端口和第二端口 226、228。轉動的轉子332相對于艙室殼體內壁220的位置決定了這些艙室區(qū)342的大小以及在這些區(qū)342中的相應的流動壓力。在一些實施方案中，這些尖端拓寬件370可以附接至少于每個波瓣338上或者可以是都不存在的。這些尖端拓寬件370將在以下通過參照圖5來進一步詳細討論。以上綜述介紹了用于在各種設置下有效率地并且有效果地壓縮和膨脹流體的若干系統(tǒng)和方法。例如，在帶有高的外部壓力和高的流體體積的水下CAES系統(tǒng)中，帶有三個或者更少的波瓣以及大的端口的雙向的壓縮機/膨脹器實施方案可以提供高的流體流動、低的流體摩擦。這些大的端口是通過多種不同的設計和特征而成為可能，例如，以上介紹的并且在以下進一步詳細說明的這些尖端拓寬件和幾何可變的密封件。以上說明的這些系統(tǒng)中的幾個可以在改進效率的同時減少或者最小化運行和/或材料的成本。例如，在一些實施方案中，壓縮機/膨脹器可以安置在大的水體附近，這個水體提供了加熱或者冷卻能量的穩(wěn)定來源。額外地或者替代地，該水體可以為被壓縮過程加溫的水提供一種儲備。如果容納了溫熱的水，這種溫熱的水就可以之后在膨脹過程中利用在壓縮過程中收集熱量所使用的同一種熱交換方法被使用。此外，這些減少了波瓣的設計總體上對于它們所壓縮的氣體體積而言要求更少的質量并且因而要求更少的成本。壓縮機/膨脹器的無閥的雙向運行可以提供進一步的效率并且可以減小裝置復雜性和材料成本。以下這些部分更詳細地說明這些特征和優(yōu)點中的幾個并且將介紹另外的相關特征和優(yōu)點。雙If式轉子圖4A是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的壓縮機/膨脹器系統(tǒng)410的一個等距正視圖。系統(tǒng)410包括總體上與以上通過參照圖2和3說明的相似的若干特征。例如，系統(tǒng)410包括由軸234所承載的并且相對于該軸可轉動的一個轉子232，其中轉子232和軸234被定位在一個壓力改變艙室224內，該壓力改變艙室至少部分地被艙室殼體218包圍。該轉子包括兩個波瓣，這兩個波瓣包括一個第一波瓣238a和一個第二波瓣238b。艙室殼體218具有一個內壁220和一個外壁222。艙室224包括一個第一端口 226和一個第二端口 228，它們將該艙室連接至低壓和高壓通道(未示出)上。在若干實施方案中，在這些端口226、228中或者在這些端口與這些通道之間不存在閥。系統(tǒng)410可以進一步包括一個幾何可變的密封件246，該幾何可變的密封件在第一端口 226與第二端口 228之間可滑動地聯(lián)接到艙室殼體218的一部分230上。幾何可變的密封件246可以包括一個內部彈簧447以便將該幾何可變的密封件246偏置成在轉子232在艙室224中偏心地轉動時與轉子232的周邊邊界243相接合。幾何可變的密封件246可以通過在向前的位置與縮回的或者凹入的位置之間的徑向往復運動而維持與轉子232的 周邊233的一種連續(xù)的密封接合，在向前的位置中該幾何可變的密封件246延伸進入壓縮/膨脹艙室224，并且在縮回的或者凹入的位置中該幾何可變的密封件246總體上是與艙室殼體218的一個內壁220齊平的。在這個實施方案的一個具體方面中，幾何可變的密封件246的一個第一部分可以相對于艙室殼體218是固定的，而一個第二部分可以相對于艙室殼體218是徑向地和/或環(huán)圓周地可移動的。例如，密封件246可以包括一個座和一個密封表面，該座相對于艙室殼體218是固定的，并且該密封表面相對于艙室218進行移動(例如，徑向地作往復運動)。幾何可變的密封件246與壓靠在艙室內壁220上的轉子232 (例如，經(jīng)由滾子240)相組合，產生了一個或多個艙室區(qū)(例如，三個區(qū))442，在圖4A-4E中這些區(qū)被單獨地確認為區(qū)442a-442c。在至少一些實施方案中，系統(tǒng)410可以包括多個幾何可變的密封件246。在圖4A中展示的轉子432包括多個尖端滾子240。如以上通過參照圖2所討論的，這些滾子240可以減小在轉子波瓣238與艙室殼體218的內壁220之間的摩擦以及在轉子波瓣238與幾何可變的密封件246之間的摩擦。這些滾子240還可以更好地使得轉子232能夠追隨艙室殼體218的輪廓。圖4B-4E是圖4A中示出的壓縮機/膨脹器系統(tǒng)410在運行過程中的多個代表性的點處的示意圖。首先參照圖4B，轉子232被定位成覆蓋第一端口和第二端口 226、228。一個第一艙室區(qū)442a容納了一種流體，并且在轉子的軌道的這個位置中第一區(qū)442a的體積是最大化的。隨著轉子432如箭頭R指示的并且如圖4C中所示而逆時針旋轉大致45°，低壓流體經(jīng)由第一端口 226進入一個第二區(qū)442b。第一區(qū)442a的體積被減小，從而壓縮了第一區(qū)442a中的流體。聯(lián)接到該幾何可變的密封件246上的彈簧447徑向地向內推動該幾何可變的密封件246以便保持與轉子周邊233相接合。在幾何可變的密封件246與正在接近的第一波瓣238a之間形成了一個間隙區(qū)442c。間隙區(qū)442c經(jīng)由第二端口 228被填充了高壓流體，但是在一些實施方案中這個小體積的流體會在第一波瓣238a接近該幾何可變的密封件246時簡單地以低的損失從第二端口 228中排放。在一些實施方案中，系統(tǒng)410包括在艙室殼體218的內壁220中的、在幾何可變的密封件246與第二端口 228之間的多個槽(在圖4C中不可見)，因而允許這個間隙體積442c可以在任何轉子位置處被排空到一個高壓通道。在圖4D中，轉子232已經(jīng)在逆時針方向上繼續(xù)轉動。在這個位置中，第一區(qū)442a中的流體已經(jīng)被壓縮到所希望的壓力比率上并且開始經(jīng)由第二端口 228排放進入一個高壓通道。第一波瓣238a處于第二端口 228的邊緣。低壓流體繼續(xù)填充第二區(qū)442b。在圖4E中，轉子232已經(jīng)繼續(xù) 逆時針轉動，并且在這個位置中，在轉子232的一側上的流體從艙室224排放，而在其他側的流體進入艙室224。具體是，第一區(qū)442a中的加壓的流體(相對于進入的流體處于所希望的壓力比率)經(jīng)由第二端口 228排放。低壓流體繼續(xù)填充第二區(qū)442b。通過選擇這些端口 226、228的大小和間隔，設計者可以獲得所希望的壓力比率，該壓力比率對于該系統(tǒng)的不同實施方案可以是不同的。轉子232然后繼續(xù)轉動到在圖4B中示出的位置，但是現(xiàn)在第二區(qū)442b填充了流體并且第一和第二波瓣238a、238b處于相反的位置上。以上順序是在代表性壓縮模式的情況下說明的。應理解的是，轉子432可以在相反的方向上轉動以便在一個膨脹模式中使得流體膨脹。如以上說明的，在壓縮模式與膨脹模式之間的這種改變可以由控制器148來控制(在圖2中圖解地示出)。前述安排的一個特征在于在這些端口 226、228之間的壓力比率可以被適度的設計，例如在具體實施方案中是在1.2的量級上。這種安排的一個優(yōu)點在于它減少了在壓縮過程中的溫度增加，這允許該系統(tǒng)由相對低溫的材料制造。這進而可以減少系統(tǒng)的總成本。在必須將流體壓縮更大的壓力比率時(如典型的情況)，該系統(tǒng)可以包括多個串行安排的級，如以下通過參照圖6B說明的。前述安排的另一個特征在于它包括僅具有兩個波瓣的一個轉子。這個特征的優(yōu)點在于它可以允許在定位第一和第二端口和/或確定其尺寸時更大的靈活性。這進而可以有助于較大的端口，這些較大的端口可以改進系統(tǒng)的效率，如在更后面說明的。
尖端拓覽件圖5是圖3中示出的系統(tǒng)310的上部的一個放大的端視圖。系統(tǒng)310具有總體上與以上通過參照圖2和3說明的相似的若干特征。例如，系統(tǒng)310包括一個艙室殼體218，該殼體包圍了一個壓力改變艙室224。艙室224具有一個第一端口 226和一個第二端口 228，它們對應地連接到一個第一通道214和一個第二通道216上。如以上討論的，在至少一些實施方案中在這些端口與這些通道之間不存在閥。系統(tǒng)310進一步包括一個外殼體250，該外殼體包圍了壓力改變艙室224和這些通道214、216。具有一個帶有尖端339的波瓣338的一個轉子332被定位在艙室224中。系統(tǒng)310的這個所展示的部分強調了一個尖端拓寬件370，該尖端拓寬件可以可移動地聯(lián)接到該波瓣尖端339上。尖端拓寬件370可以包括多個獨立地撓曲的臂592a和592b，這些臂被例如位于一個附接點594處的扭力彈簧(在圖5中不可見)和/或這些臂592a、592b的彈性結構徑向地向外壓迫。這些臂592a、592b可以是獨立地撓性的以便沿著艙室殼體218的內壁220隨著轉子332的轉動而連續(xù)地接觸這些變化的角。例如，尖端拓寬件370可以包括一種彈性地可彎曲的、預先成形的材料，如塑料或者彈簧鋼。在其他實施方案中，尖端拓寬件370可以具有多于或者少于兩個的臂592a、592b并且可以趨于在與彈簧力不同的力的作用下徑向地向外。尖端拓寬件370可以通過多種適合的機構附接到波瓣338上，這些機構包括例如焊接，摩擦式緊固，膠粘，和/或緊固件。在又進一步的實施方案中，尖端拓寬件371可以在附接點594處安裝到波瓣338上，該附接點包括一種樞轉節(jié)點以便相對于波瓣338樞轉，如由箭頭P指示的。在這個實施方案中，尖端拓寬件370可以如以上討論的是撓性的，或者是更多剛性的。如果它是更多剛性的，就可以被定位在一個槽縫595上以便隨著其樞轉而朝向并且遠離內壁220進行平移(如由箭頭T指示的)。尖端拓寬件370可以具有一個環(huán)圓周的延伸部C1，該延伸部比第一端口和第二端口 226、228的環(huán)圓周的延伸部C2更大。換言之，當尖端拓寬件370定位在一個單獨的端口上時，尖端拓寬件的這些臂592a、592b有效果地使得端口密封而不與艙室224處于流體連通。因此，這些尖端拓寬件370可以減小在輸入端口和輸出端口 226、228之間要求的這種環(huán)圓周的間隔。使用三瓣式轉子332作為實例，在傳統(tǒng)的波瓣尖端之間的這種間隔大致是120°，從而導致端口需要被相當均勻地圍繞殼體的圓周而間隔開 。然而，尖端拓寬件370允許這些端口 226、228被安置在小于120°分開的多個點處，從而在效果上增加了波瓣338環(huán)圓周的散布。這種端口放置的靈活性允許了裝置310的更大排量效率。尖端拓寬件370的環(huán)圓周的延伸部C1可以取決于這些端口 226、228的數(shù)目和間隔以及端口開放和關閉的所希望的定時而變化。尖端拓寬件370的環(huán)圓周的延伸部C1可以變化以便提供在波瓣338之間的所希望的環(huán)圓周的空間。例如，在具有四個端口、三個波瓣、以及1.4的壓力比率的一個實施方案中，在鄰近每對高壓和低壓端口之間的這種環(huán)圓周的延伸部可以是大致89°，在尖端拓寬件之間的環(huán)圓周的延伸部可以是大致51°，低壓端口的開放大小可以是大致28°，而高壓端口的開放大小可以是大致17. 5°。這些尖端拓寬件以及這些幾何可變的密封件二者均可以顯著地減少反向流動狀態(tài)同時仍然容納大的端口大小。例如，這些尖端拓寬件可以通過有效果地使得沿著該艙室的內壁在端口之間的有效環(huán)圓周間隔變窄來減少或者最小化反向流動。相似地，幾何可變的密封件動態(tài)地分離了艙室的高壓側與低壓側，從而減少了高壓端口和低壓端口在單一的區(qū)內同時開放的機會。通過減少反向流動狀態(tài)并且容納多個大的端口，該系統(tǒng)可以從減少的尖端旁通流動中獲益并且允許端口開放和關閉定時被優(yōu)化，由此改進系統(tǒng)效率。雖然這些特征是在三瓣式轉子的情況下作出以上說明的，但它們可以獨自或者與雙瓣式轉子組合地應用。
大的端口如以上討論的，所披露的系統(tǒng)的若干實施方案包括多種端口大小，這些端口大小顯著地大于現(xiàn)有端口而不會產生過大的反向流動狀態(tài)。例如，在多種不同的具有從大約8至大約1.2的壓力比率的、代表性雙波瓣的設計安排中，端口的大小可以被確定成從艙室內表面的圓周的大約3%至大約15%或者更多，而該系統(tǒng)在運行過程中不會遇到大的反向流動狀態(tài)。在多種不同的、具有從大約8至大約I. 2的壓力比率的代表性三波瓣安排中，端口的大小可以被確定大小成從從艙室內表面的圓周的大約4%至大約15%,而不會在運行中遇到大的反向流動狀態(tài)。這些大的端口可以通過幾何可變的密封件和/或這些尖端拓寬特征來實現(xiàn)。
整合的熱交換器圖6A是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的、具有一個整合的熱交換器658a的一種旋轉排量系統(tǒng)610a的部分圖解等距視圖。系統(tǒng)610a包括總體上與以上通過參照圖2和3說明的相似的若干特征。例如，系統(tǒng)610a包括具有一個內壁220和一個外壁222的一個艙室殼體218，一個壓力改變艙室224，可轉動地聯(lián)接到一個軸234上的一個轉子332，第一通道和第二通道214、216，以及在艙室224中的在艙室224與這些單獨的通道214、216之間提供了流體連通的第一端口和第二端口 226、228。熱交換器658a被定位在艙室殼體218和這些通道214、216的徑向外面。熱交換器658a包括一個或多個熱交換器供應管659,這些熱交換器供應管輸送一種加熱的或者冷卻的熱交換器流體。在這個展不的實施方案中，熱交換器658a包圍艙室殼體218的一部分并且是與來自壓力改變艙室224的工作流體處于流體連通的。具體是，經(jīng)由第二端口 228離開艙室224的工作流體在箭頭F1的方向上徑向向外地流動通過第二通道216、并且進入一個熱交換器通道256以便與熱交換器658a進行接觸。工作流體與供應管659中的加熱的或者冷卻的熱交換器流體交換熱量。該系統(tǒng)進一步包括一個外殼體250 (其一部分在圖6A中被不出),該外殼體具有一個內表面252和一個外表面254。外殼體250可以至少部分地包圍和/或包繞該艙室殼體 218，壓力改變艙室224，這些通道214、216，以及熱交換器658a。在若干實施方案中，穿過熱交換器658a的加壓的工作流體與外殼體250的內表面252相接觸，該外殼體作為一個容納工作流體的壓力容器起作用。將外殼體250的內部用作壓力容器省卻了對于若干管道配件以及在壓力改變艙室224與這些端口 226、228，這些通道214、216，以及熱交換器658a之間的，以及在多級系統(tǒng)的一個級與下一級之間的通道的需要。展不在圖6A中的熱交換器658a是一個翅片管熱交換器。其他實施方案可以包括其他類型的熱交換器，如殼管式熱交換器、板式熱交換器、氣體對氣體熱交換器、直接接觸式熱交換器、流體熱交換器、相變式熱交換器、廢熱回收單元、或者其他類型的熱交換器。例如，在一些實施方案中，熱交換器658a可以包括一個廢熱回收單元(未示出)，該廢熱回收單元將來自熱的氣體蒸汽的熱量傳遞至熱交換流體。熱的氣體蒸汽可以是來自氣輪機或者柴油發(fā)動機的一種排氣蒸汽、或者來自煉油廠或者其他工業(yè)系統(tǒng)的廢氣蒸汽。熱交換器流體可以包括淡水、海水、蒸汽、冷卻劑、油、或者其他適合的氣態(tài)液體和/或雙相流體。熱交換器658a可以在壓縮與膨脹兩種模式中運行以便支持一個雙向的壓縮機/膨脹器，并且可以與壓縮的/膨脹的流動在該流動進入艙室224之前或者之后相互作用。在一些實施方案中，熱交換器流體對于該裝置的壓縮與膨脹運行模式二者而言是同一種，然而在其他實施方案中使用了不同的熱交換器流體。在一些實施方案中，在運行過程中在壓縮模式下被加熱的熱交換器流體可以被儲存在例如一個外部熱存儲器中，以用于膨脹級中的運行過程中。熱交換器658a可以由多種適合的材料或者多種材料組合來制成，它們包括金屬、陶瓷、或者塑料。在若干實施方案中，熱交換器至少部分地是由抗腐蝕材料制成的(例如銅、銅鎳合金、鈦、不銹鋼以及其他材料)以便允許使用多種多樣的熱交換流體。如以下通過參照圖6B將進一步詳細討論的，多個壓力改變艙室224 (例如，多個級)可以是流體地相連的并且能以串聯(lián)形式來運行。在一些多級實施方案中，徑向的熱交換器658a沿著多個艙室殼體218的外壁222軸向地延伸。在這樣一個實施方案中，壓縮的/膨脹的工作流體從一個第一級的第一端口 228徑向地向外行進(如由箭頭F1指示的)、進入熱交換器658a,軸向地沿著熱交換器658a,并且然后徑向地向內進入一個第二壓力改變艙室的第二端口(未示出)。在系統(tǒng)在壓縮模式中運行時，該工作流體可以在多個級之間被冷卻。當系統(tǒng)在膨脹模式運行中，工作流體可以在多個級之間被加熱。級間的加熱和冷卻可以減小(例如，最小化)在多個級之間的溫度改變，這種溫度改變可以降低系統(tǒng)610a的運行效率。通過將這些通道214、216中的工作流體導向為從艙室殼體218徑向地向外，該系統(tǒng)可以減少在多個級之間的壓力振蕩并且允許顯著的熱交換器長度。圖6B是根據(jù)本披露的另一個實施方案配置的、具有多個整合的熱交換器658b的一種多級旋轉排量系統(tǒng)610b的部分圖解的等距側視圖。系統(tǒng)610b包括多個級(單獨地編號成級672-675)，這些級是沿著一個軸234軸向地對齊的。為清楚的目的，在圖6B中未示出由軸234所承載的這些轉子。每個級可以包括具有第一端口和第二端口 226、228的一個艙室殼體218，一個第一通道214，以及一個第二通道216。每個級672-675可以另外包括一個或多個隔板662，這些隔板軸向地鄰近于相應的艙室殼體218而定位。系統(tǒng)610b進一步包括多個軸向的熱交換器658b，這些軸向的熱交換器在壓縮/膨脹級672-675之間是軸向地對齊的。這些熱交換器658b是與第一和/或第二通道214、216 中的工作流體處于流體連通的。具體是，工作流體在箭頭F2的方向上從一個級行進到下一級。例如，工作流體可以通過一個相應的第二端口 228離開第一級672并且然后軸向地流入一個軸向相鄰的熱交換器658b。該工作流體然后進入相鄰的級673的第一端口 226，并且這個過程隨著工作流體在圖6B中從右至左行進而被重復。在一些實施方案中，該工作流體直接從第二通道216行進到熱交換器658b中，并且在其他實施方案中，該工作流體行進穿過相鄰的隔板662中的一個或多個孔口(以下通過參照圖6C來進一步詳細討論)并且然后進入該相鄰的熱交換器658b。該工作流體在熱交換器658b中傳遞熱能并且繼續(xù)軸向地進入該相鄰的第二級673的第一通道214和第一端口 226。后續(xù)級的第一端口 226和第二端口 228可以相對于彼此被順時針或者逆時針偏置，以便更好地對導向該工作流體穿過該系統(tǒng)610b。像以上通過參照圖6A討論的徑向的熱交換器658a，軸向的熱交換器658b既可以在壓縮模式中又可以在膨脹模式中運行以便支持一個雙向的壓縮機/膨脹器。以上說明的任何類型的熱交換器和熱交換器流體也都可以用于這種軸向的熱交換器658b中。雖然在圖6B中展示了三個熱交換器658b和四個壓縮/膨脹級672-675，但其他實施方案可以包括更多或者更少的級和/或熱交換器658b，并且這些級672-675和熱交換器658b的安排是可以變化的。例如，一種多級的設計可以使用在不具有整合的熱交換器的系統(tǒng)中。此外，這些壓縮/膨脹級672-675和這些熱交換器的軸向長度可以在系統(tǒng)610b內變化。例如，由于級到級的工作流體的密度改變，可以使用不同的軸向長度來維持從一個級到下一級的總體上一致的壓力比率?，F(xiàn)在參照圖6C，系統(tǒng)610b可以進一步包括多個穿孔的隔板662，這些隔板具有多個加強肋684。一個單獨的隔板662包括一個或多個孔口 682，這些孔口允許工作流體流動進入這些通道以及一個相鄰級的相應的多個艙室端口中。在外殼體和隔板662作為用于穿過系統(tǒng)610b的工作流體的一個壓力容器起作用的實施方案中，這些隔板662可能受到來自內部壓力的一個顯著的彎曲力，尤其是在位于隔板662被聯(lián)接到外殼體上之處該隔板662的周邊附近的這些孔口 682周圍。因此，這些加強肋684可以是跨過這些孔口 682被焊接的或者其他方式固定的，以便防止或者限制由于內部壓力導致的隔板變形，同時仍然允許流體流動到內部的熱交換器658b。雖然這些加強肋684被展示在具有一個軸向的熱交換器658b的系統(tǒng)610b上，但它們可以被用于具有一個徑向的熱交換器的實施方案中(例如，在圖6A中示出的熱交換器658a)或者用于不具有熱交換器的實施方案中?，F(xiàn)在轉到圖6D，系統(tǒng)610b可以進一步包括被定位在一個單獨的壓力改變艙室224與該相鄰的熱交換器658b之間的一個分配板686。分配板686可以跨越整個的或者一部分的壓力改變艙室224、并且可以包括多個開口 685。分配板686被定位成用于更有效果地將工作流體散布在熱交換器658b上。具體是，隨著工作流體在徑向方向上離開第二端口 228，它圍繞艙室224的外面環(huán)圓周地通過，如由箭頭C3指示的，并且然后軸向地穿過這些開口685并且通過穿交換器658b。在多個不同的實施方案中，分配板686上的這些開口 685可以具有不同的大小和形狀，分配板686可以具有更多或者更少的開口 685，和/或這些開口685可以被安排成其他構型。板686可以容納在任一方向上流動的工作流體，這對于雙向的壓縮機/膨脹器系統(tǒng)是適當?shù)摹ｋm然分配板686是在具有一個軸向熱交換器658b的系統(tǒng)610b的情況下展不的,但對于與在圖6A中描繪的相似的徑向熱交換器也可以使用一個類似的板。例如，分配板686可以是曲線的以便與熱交換器的曲線相匹配，并且它可以被徑 向地定位在一個通道與一個相應的徑向熱交換器之間。此外，雖然轉子332被展示為一個三瓣式轉子332，但在其他實施方案中整合的熱交換器設計和/或多級設計可以使用具有更多或者更少的(例如，兩個)轉子波瓣的轉子。徑向熱交換器和軸向熱交換器可以在旋轉排量系統(tǒng)中分開地使用或者組合地使用。尺寸特征可以影響在一個具體的系統(tǒng)中使用哪種類型的整合的熱交換器。例如，軸向熱交換器提供窄的、加長的系統(tǒng)，而徑向熱交換器提供更寬的、但更短的系統(tǒng)，這種更短的系統(tǒng)要求更少的級間的隔板(因為兩個相鄰的級可以共享一個公共的分隔器隔板)。不論選擇了哪種類型的熱交換器，將熱交換器整合到該裝置中可以提供該旋轉排量裝置的更恒定溫度的運行。在雙向的系統(tǒng)中，這種整合的熱交換器允許將在壓縮的過程中產生的熱量有效率的恢復給膨脹循環(huán)。在壓縮空氣能量儲存應用中，使用整合的熱交換器可以顯著地改進空氣在壓縮機/膨脹器與能量儲存系統(tǒng)之間的環(huán)行能量效率，并且可以通過降低或免除在膨脹過程的過程中進行加熱所典型地要求的天然氣來減少運行成本?？梢灶~外地或者替代地使用流體注射來在旋轉排量裝置中交換熱量。如通過參照圖2介紹的，流體注射包括將一種注射流體(典型地是一種液體)引入壓力改變艙室224中以便導致在該流體與艙室224內的流動之間的熱傳遞。在一些實施方案中，這種注射流體可以包括海水、淡水、油(如菜油或者礦物油)、或者制冷劑如碳氟化合物。注射流體的選擇可以取決于多種注射流體特征，包括例如注射流體的表面張力、比熱、熱傳遞系數(shù)、霧化這種注射流體的成本、潤滑特性、以及環(huán)境友好性。在若干實施方案中，該注射流體是不可燃的和/或是特別地選擇成在不燃燒的情況下被注射到艙室224或者其他區(qū)域中。在多種不同的實施方案中，該流體可以經(jīng)由第一端口 226、經(jīng)由艙室殼體中的一個或多個分開的流體輸送端口、和/或經(jīng)由轉子中的一個或多個流體端口來引入(以下通過參見圖8來進一步詳細討論)。在其他實施方案中，注射流體被引入第一通道或者第二通道214,216中或者該熱交換器通道256中。在又進一步的實施方案中，注射流體是從多個位置引入的以便提供更均勻的注射流體分布而進入壓力改變的流體。在若干實施方案中，注射流體是經(jīng)由一個噴嘴來引入的(在圖2中圖解地示出)，如一個霧化噴灑噴嘴。在一些實施方案中，注射流體被霧化以便增加表面積以及注射流體在工作流體中的懸浮。在一個實施方案中，例如，注射流體是大約500微米或者更小。在一個具體的實施方案中，注射流體被霧化以便其大小為從約20微米至大約100微米。在注射時，該注射流體可以通過與艙室中的工作流體直接接觸而吸收壓縮的熱量或者可以為膨脹提供熱量。在一些實施方案中，熱交換注射流體可以在膨脹或者壓縮中的任一項之前被注射進入氣體蒸汽中，或者可以允許該氣體蒸汽滲透穿過該熱交換流體。在一些實施方案中，控制器可以使用來自監(jiān)測工作流體或者注射流體的輸出溫度的一個或多個溫度傳感器的反饋，有可能的是與關于熱能量儲存的信息以及其他參數(shù)一起使用，以便調整液體量和注射方法來實現(xiàn)多種不同的目標，這些目標可以包括高運行效率或者一個所希望的溫度范圍。注射流體可以與壓力改變的流體一起經(jīng)由排放端口 228來抽出或者它可以通過多種不同的機構而分開地抽出，如儲坑狀裝置、凝結(如從一個熱交換器658a或者658b中凝結出)、離心分離、或者在通道214、216、256中的緩沖板。在抽出時，熱交換液體可以被儲 存在一個熱存儲器中。在一些實施方案中，注射流體可以穿過一個液體對液體的熱交換器，該熱交換器將在壓縮之后從流體中抽出熱量或者在膨脹之前向流體提供熱量。取決于希望的運行狀態(tài)和液體的相對質量流動及比熱，液體注射可以省卻或者減少對于分離的熱交換機構的需要。流體注射熱交換可以是不昂貴的并且可以允許在工作流體與注射流體之間更靠近的溫度。多種液體可以用于液體注射熱交換，包括以上通過參照圖6A-6D所提及的那些中的任何一種。另外，在一些實施方案中，霧(例如，液滴或者冷凝的蒸汽的懸浮體)可以被用作這種熱交換流體。前述熱交換器的一個特征在于它們可以再次使用在系統(tǒng)中的一個位置處和/或在一個運行模式的過程中在該系統(tǒng)的另一個部分中和/或在另一個運行模式的過程中產生的熱量。這種安排可以增強系統(tǒng)的總的熱動力學效率并且可以由此減少該系統(tǒng)的運行成本。在具體的實施方案中，熱量可以在在旋轉排量裝置與大氣環(huán)境、或者一個分離的熱存儲器、或者這兩者之間進行交換?？傮w上，在交換流體中容許的溫度升高越大，將熱量存儲以備之后收回的優(yōu)點就越大。
隔離圖7是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的、具有一個隔離器798的旋轉排量系統(tǒng)710的正視圖。系統(tǒng)710包括總體上與以上通過參照圖2和3說明的相似的若干特征。例如，系統(tǒng)710包括一個艙室殼體218以及一個轉子232，該艙室殼體具有一個第一通道214和一個第二通道216并且包圍一個壓力改變艙室224，并且該轉子是由一個軸234來承載的并且相對于該軸是可轉動的。該系統(tǒng)還包括一個熱交換器258和一個外殼體250，該外殼體具有一個內表面252和一個外表面254。在一個具體的實施方案中，隔離器798被徑向地定位在外殼體250的外面。在這個展示的實施方案中，隔離器798環(huán)圓周地接觸并且包圍該外殼體250的外表面254，但是在其他實施方案中可以僅包圍該外殼體250的一部分。在其他實施方案中，隔離器798可以在外殼體250的內部并且可以接觸該外殼體250的內表面252。在又進一步的實施方案中，隔離器798可以接觸艙室殼體224，熱交換器258，和/或一個通道214、216 ;并且該外殼體可以不存在或者可以在隔離器798的徑向外側。隔離器798可以包括一個外殼，該外殼是通過一個空氣縫隙與該外殼體間隔開的，或者如所展示的該縫隙可以被填充有一種適合的隔離填充劑材料797。在一些實施方案中，填充劑材料797可以是玻璃纖維填充劑或者其他材料。在其他實施方案中，該縫隙可以是抽空的以便提供一種隔離效果。在任何這些實施方案中，隔離器798可以對于維持該系統(tǒng)710內的、具體地在該整合的熱交換器258中的流體溫度起作用。
中空轉子圖8是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的、具有一個總體上中空的轉子832的一種旋轉排量系統(tǒng)810的部分圖解等距視圖。系統(tǒng)810包括總體上與以上通過參照圖2和3說明的相似的若干特征。例如，系統(tǒng)810包括一個外殼體250、一個艙室殼體218、以及一個壓力改變艙室224。在這個展示的實施方案中，切去了轉子832的一個末端表面以便展示出轉子832具有一個由多個轉子壁890構成框架的、總體上中空的內部891。在一些實施方案中，例如， 轉子832的體積的僅僅一小部分包括多個轉子壁890，從而使得轉子832的剩余部分至少部分地(并且在一些實施方案中主要地)是中空的。在一個實施方案中，例如，這些轉子壁890占轉子體積的百分之五或者更少。在一些實施方案中，這些轉子壁890可以是局部加厚的以便使得該轉子在其旋轉時平衡。在其他實施方案中，這些轉子壁890可以由多于一層的、用分開了這些層的蜂窩結構或者填充劑所加強的材料制成的。轉子832可以包括多個不同的內部特征。在一個實施方案中，轉子內部891包括一種加強結構888以便對轉子832結構加以支持。這種加強結構888還可以包括一種用于與軸和凸輪相匹配的中心結構836。例如，如以上通過參照圖3所討論的，中心結構836可以支持環(huán)形齒輪366。轉子832可以額外地或者替代地包括多個內部腔室889。在一個實施方案中，一個內部腔室889填充有填充劑材料以便實現(xiàn)所希望的轉子832重量。在另一個實施方案中，如以上通過參照圖6說明的，內部腔室889包括一個內部流體通道889以及用來作為一種熱交換方法而將加熱注射流體供應至壓力改變艙室224的一個輸出端口 883。在一些實施方案中，轉子832可以是鑄造的或者由板狀材料制作的。例如，在一個實施方案中，轉子832可以是由切割的、成形的、以及焊接的板狀材料制作的。雖然在圖8中展示的轉子832是一個雙瓣式轉子832，但在其他實施方案中轉子832可以具有三個或更多個波瓣。中空的轉子832的一個特征在于它可以容易地制作、不昂貴、并且重量輕。因此，中空的轉子832可以減少安裝了其的系統(tǒng)的成本和復雜性。中空的轉子832的另一個特征在于它可以減少在軸上由于慣性加速度而產生的偏心加載。因此，它可以減少疲勞荷載并且因而可以增加安裝了其的系統(tǒng)的壽命。
并行轉子圖9是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的、具有多個并行運行的轉子932 (例如，三個)的一種旋轉排量系統(tǒng)910的部分圖解等距視圖。系統(tǒng)910包括總體上與以上通過參照圖2和3說明的相似的若干特征。例如，系統(tǒng)910包括一個艙室殼體218、一個壓力改變艙室224、以及一個軸234。艙室殼體218出于清楚的目的而在圖9中被展示為透明的，但是在若干實施方案中艙室殼體218不是透明的。這三個轉子932在艙室殼體218內并行地運行。這些轉子932可以共享一個公共的第一端口 226和一個公共的第二端口 228，這些端口各自沿著艙室殼體218軸向地延伸。這些轉子932可以進一步共享公共的第一和第二通道(在圖9中未示出)。系統(tǒng)910進一步包括軸向地定位在各轉子932之間的多個隔板(出于清楚的目的它們已經(jīng)被隱藏)，從而使得每個轉子932被定位在一個分離的艙室224中。這些轉子932可以相對于彼此順時針或者逆時針偏置，從而使得每個轉子932在一個給定的時刻被定位在其艙室224內的不同的軌道位置中。并行地運行這些偏置的轉子932提供了若干優(yōu)點。例如，這些轉子932的偏置角可以平衡在被聯(lián)接到軸234上的一個電動機/發(fā)電機上的轉矩。具體是，由一個單一的轉子932的偏心運動產生的震動和彎曲了軸的荷載通過這些額外的轉子932的相反運動而被平衡。另外，這些偏置角通過對跨過多個以不同相位角運行的轉子的吸入和排放脈沖進行平均并且還通過增加這些流動管道中的體積而進一步限制了第一和第二通道中的壓力振蕩。這種在流動管道中更高的體積減少了出現(xiàn)所不希望的高的排放壓力或者所不希望的低的吸入壓力的風險。如以上討論的，來自一個級的排放可以被定時以便與下一級的吸入相符，這可以使得整個流動順暢并且避免所不希望的壓力振蕩。
構造技術圖10是根據(jù)本披露的另一個實施方案配置的一種旋轉排量系統(tǒng)1010的展開的等距側視圖。系統(tǒng)1010是使用一種“環(huán)與板”技術來構造的，這種技術減少了構造的成本和材料。這種構造方法包括將一個艙室殼體1018和一個外殼體1050成形為多個圓柱形的區(qū)段。這可以通過多種不同的方法來完成，這些方法包括軋制和焊接一種板狀材料或者通過將這種材料鍛造成圓柱形的形狀。端口開口 1026可以被預先切割成用來形成艙室殼體1018的板狀材料。多個支架1045可以被形成或者聯(lián)接到艙室殼體1018上以便在所得到的系統(tǒng)1010中產生通道之間的分離。在一些實施方案中，這種方法可以包括涂敷一種或多種材料或者結構，例如，熱交換器、分配板、艙室殼體1018、和/或外殼體1050。例如,在一些實施方案中，該方法可以包括將涂層(如塑料)，火焰噴灑到結構材料如鋼上，以獲得抗腐蝕性。在其他實施方案中，可以涂敷干潤滑劑如硫化鑰或者石墨。額外地或者替代地，可以將低摩擦涂層如特氟綸、環(huán)氧樹脂、或者聚碳酸酯涂敷到某些表面上。在其他實施方案中，系統(tǒng)1010的一個或多個元件可以涂敷有一種陶瓷材料。該方法可以進一步包括軸向地對齊一個軸234、一個轉子332、該艙室殼體1018、以及外殼體1050。該軸、轉子、和艙室殼體1018徑向地嵌套在外殼體1050內。在一些多級實施方案中，軸234包括若干個分段的部分，這些分段的部分是與多個可分開的接頭匹配的，如公一母花鍵特征或者柱式插座接頭。在具體的實施方案中，該軸可以是中空的。一旦轉子332、軸234、以及艙室殼體1018是在外殼體1050內軸向地對齊的，這種方法可以進一步包括將第一隔板1062a定位在外殼體1050的第一軸向側1053上并且將第二隔板1062b定位在外殼體1050的第二軸向側1055上。在一些實施方案中，第一和第二隔板1062a、1062b對應地具有第一和第二隔板直徑,其中第一和第二隔板直徑是大于外殼體1050的直徑和/或艙室殼體1018的直徑。這些隔板1062a、1062b可以包括一個或多個流動孔口 682，如以上通過參照圖6C更詳細地討論的。這種構造方法可以額外地包括用多個張力構件1096 (標明為多件式張力構件1096a、1096b、和1096c)將第一隔板1062a連接到第二隔板1062b上，由此將外殼體1050緊固在第一隔板1062a與第二隔板1062b之間并且封閉了一個內部的可加壓的體積。這些張力構件1096可以包括桿和螺栓、拴鎖、緊固件、和/或其他連接件。在一些實施方案中，這些張力構件1096將第一隔板1062a在外殼體1050的徑向外部緊固到第二隔板1062b上。這些隔板1096可以額外地被密封到外殼體1050上。在其他實施方案中，可以不存在外殼體1050并且這些隔板1062可以被定位在艙室殼體1018的第一和第二軸向側上。在多級結構的情況下，相鄰的級可以共享一個公共隔板，其中多個軸向的級之間具有墊片密封件以協(xié)助承載內部的壓力荷載。由這些張力構件1096壓縮的墊片或者O形圈密封件可以產生牢固的并且可移除的接頭。此外，這些隔板1062可以被焊接或者密封到艙室殼體1018或者外殼體1050中至少一個上。這種環(huán)與板構造的實施方案提供了若干優(yōu)點，包括易于組裝和拆開、以及快速且 直接的觸及內部腔室的維護。這種設計的另一個特征在于它可以是模塊化的。例如，不同的級可以使用同一種或者相似的公共零件，從而減少生產和機加工的成本。一個與在圖6B中展示的相似的多級系統(tǒng)可以結合多個相同的隔板，這些隔板具有用于多個級的多個相同的穿孔以及軸開口。在一些實施方案中，級的長度可以不同以便維持從一個級到下一級的相似壓力比率并且使得空氣以小的增量來壓縮或者膨脹。盡管級的長度不同，但可以使用同樣的工具和組件來形成不同的級的艙室殼體以及外殼體圓柱體。使用以上說明的這種模塊化的設計，級的數(shù)目可以容易地進行調整。
布雷敦循環(huán)雖然已經(jīng)在雙向的壓縮機/膨脹器系統(tǒng)的背景中說明了以上討論的許多旋轉排量裝置，但在此披露的特征和方法也可以被用在專用的壓縮機和專用的膨脹器中。圖11是根據(jù)本披露的一個實施方案配置的、具有一個專用的壓縮機1176和一個專用的膨脹器1177的一種旋轉排量系統(tǒng)1110的內部的等距視圖。系統(tǒng)1110被配置成用作布雷敦循環(huán)熱動機來使用，其中工作流體作為一種氣體被壓縮、被加熱、并且然后被膨脹。系統(tǒng)1110包括沿著一個軸234而軸向地對齊的一個專用的壓縮機1176、一個熱量供應1178、以及一個專用的膨脹器1177。壓縮機1176、熱源1178、以及膨脹器1177可以通過穿孔的隔板262或者其他類型的流體通道而流體連通。在一些實施方案中，系統(tǒng)1110包括壓縮機和/或膨脹器的多個級。這些單獨的壓縮機1176和膨脹器1177可以包括在此說明的這些特征中的任何特征。例如，所展示的壓縮機1176包括具有輸入和排放端口(在圖11中不可見)的一個壓縮艙室1179、可轉動地聯(lián)接到軸234上的一個雙瓣式轉子232、一個低壓通道1116、一個高壓通道1114、一個熱交換器1158、以及一個外殼體250。壓縮機1176被配置成用于將流動從低壓通道1116引入壓縮艙室1179中，在那里流體被壓縮并且然后排放到一個高壓通道1114中。整合到壓縮機1176上的熱交換器1158可以是與以上通過參照圖6A-6D說明的相似的，并且在一個多級壓縮機中可以冷卻多個級之間的流動，從而進一步增加壓縮過程的效率。在一些實施方案中，系統(tǒng)1110連接到一個熱分配系統(tǒng)上、或者流體分配器(未不出)上，該流體分配器被配置成用于將在壓縮的過程中產生的熱量進行分配以便進行空間調節(jié)(例如，加熱和熱驅動式的冷卻)。在其他實施方案中，壓縮機1176可以具有多個替代特征，如一個三瓣式或更多瓣式的轉子、一個幾何可變的密封件、多個尖端拓寬件、一個軸向熱交換器、或者其他特征。熱源1178可以從一個實施方案到另一個實施方案而發(fā)生改變。例如，在這個展示的實施方案中熱源1178包括多個燃燒室1181。在其他實施方案中，熱源1178可以是一個單一的燃燒室。這種熱源可以使用固體燃料(如生物燃料或者煤炭)、液體燃料(如汽油或者柴油)、或者氣態(tài)燃料(如天然氣或者氫氣)。在另一個實施方案中，熱源1178可以包括一個或多個熱交換器，例如，以上通過參照圖6A-6D所說明的任何類型的熱交換器。例如，熱源1178可以包括具有被汽車發(fā)動機或者電廠氣輪機的排放物所加熱的熱交換器流體的一個“廢熱回收”熱交換器。其他實施方案可以包括多于一個類型的熱源，如后面有一個燃燒室的一個熱交換器。在一些實施方案中，熱源1178與壓縮機和膨脹器共享一個公共的外殼體。出于清楚的目的在圖11中未示出熱源的外殼體。膨脹器1177可以與壓縮機1176在結構上類似于或者相同，除了膨脹器1177是被配置成用于將流動從一個高壓通道引入一個膨脹艙室中之外，在該膨脹艙室中流體膨脹并且然后被排放進入低壓通道。一個整合的膨脹器熱交換器可以加熱多級膨脹器中的多個級之間的流動。在一些實施方案中，膨脹器1177具有比壓縮機軸向長度Lc更長的軸向長度Le以便容納加熱的流動的體積增加。在這些展示的實施方案中，壓縮機1176、熱量供應1178、以及膨脹器1177是軸向地對齊的，但是在其他實施方案中，它們可以是徑向地取向的或者其他取向的。此外，在多種不同的實施方案中，壓縮機1176、熱量供應1178、和/或膨脹器1177可以共享一個公共軸234或者具有分離的多個軸。在此披露的旋轉排量裝置的這些不同的實施方案提供了很多益處，其中一些已經(jīng)在以上關于具體的特征進行了討論。這些雙瓣式和三瓣式的實施方案利用多種不同的機構(例如，幾何可變的密封件和/或這些尖端拓寬件)來省卻對于在壓力改變艙室與這些通道之間的一個單向閥的需要。這些系統(tǒng)可以減少或者消除反向流動狀態(tài)以及沒有一個端口開放的時間。這些機構還可以減少系統(tǒng)的成本和復雜性，這進而減少了初始的系統(tǒng)成本以及后續(xù)的維護成本。以上安排還可以允許這些系統(tǒng)更快并且動態(tài)地在壓縮模式與膨脹模式之間交替。此外，若干裝置中的相對大的端口大小減少了通過吸入端口和排放端口的壓力損失，從而再次增加了裝置的總效率。在此披露的幾種構造技術提供了超過傳統(tǒng)技術的成本節(jié)省。這些成本節(jié)省中的一些包括減少了材料要求、通過涂層而改進了材料耐久性、共享了零件和生產方、有效地使用廢熱、并且減少了組裝和拆卸時間。將壓縮機和膨脹器組合在單一的有效率的結構中并且對于每個運行模式使用同樣的內部部件(如一個公共的熱交換器)與具有分離的壓縮機和膨脹器的裝置相比顯著地減少了系統(tǒng)成本。此外，在此披露的若干裝置可以通過一個軸直接地聯(lián)接到一個電動機來運行。這減少了或者省卻 了與齒輪箱相關聯(lián)的成本、并且減少了系統(tǒng)的總體技術復雜性。以上這些特征在既用來儲存能量又用來釋放能量的壓縮機/膨脹器系統(tǒng)(如在圖I中示出的)的背景下尤為有利的。具體是這些前述特征可以減少由可以在間斷的、不連續(xù)的或者其他可變化的基礎上提供能量的來源所供應的能量的儲存和釋放成本。例如，若干可再生能量服務(例如，太陽能和風能)典型地以高度可變的方式提供能量。有效率地并且有效果地減少使用此類能源的成本的系統(tǒng)和方法可以產生顯著的益處，這些益處包括減少化石燃料的使用并且因而減少全球變暖以及對于進口能源的依賴。從前述內容應當理解的是雖然為了說明的目的已經(jīng)描述了本技術的多個具體實施方案，但是可以做出不同修改而不偏離本技術。例如，本披露的若干特征是在雙向的旋轉排量系統(tǒng)的情況下討論的。這些特征中的許多，包括尖端拓寬件、幾何可變的密封件、整合的熱交換器、中空的轉子、構造技術、材料、以及艙室/轉子幾何形狀也可以應用到非雙向的系統(tǒng)的情況中。在具體實施方案中，這些以及其他特征可以被應用到專用的壓縮機或者膨脹器系統(tǒng)中和/或應用到具有總體上與在此說明的那些相似的其他特征的系統(tǒng)中。在具體的實施方案中，這些特征中的一些或者所有特征可以被使用在雙瓣式轉子和/或具有多于兩個波瓣的轉子、多級系統(tǒng)、和/或并行的吸入與輸出安排、帶有或不帶有整合的熱交換器的情況中。在具體實施方案的情況中說明的本技術的某些方面可以在其他實施方案中進行組合或者被省卻。例如，一些實施方案可以不包括以下特征中的一個或多個尖端滾子或者其他密封特征、尖端拓寬件、幾何可變的密封件、多個級、材料涂層、環(huán)與板構造技術、中空的轉子、或者在此披露的其他特征。另外，雖然已經(jīng)在某些實施方案的情況下說明了與那些實施方案相關聯(lián)的優(yōu)點，但是其他實施方案也可以展現(xiàn)出這樣的優(yōu)點并且并非所有的實施 方案都必需展現(xiàn)出這樣優(yōu)點才落入本技術的范圍之內。因此，本披露和相關聯(lián)的技術可以涵蓋未在此明確說明或者示出的其他實施方案。
權利要求
1.ー種旋轉排量系統(tǒng)，包括 ー個艙室殼體，該艙室殼體具有一個壓カ改變艙室，該壓カ改變艙室?guī)в些`個第一端口和ー個第二端ロ； ー個第一通道，該第一通道經(jīng)由該第一端ロ與該艙室處于流體連通； ー個第二通道，該第二通道經(jīng)由該第二端ロ與該艙室處于流體連通； ー個軸，該軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的；以及 ー個轉子，該轉子被定位在該壓カ改變艙室內并且包括不多于兩個的波瓣，其中，該轉子是由該軸來承載的并且是相對于該軸可轉動的，并且其中，該轉子是以ー個第一模式和ー個第二模式交替地可運行的，在該第一模式中流動是從該第二通道經(jīng)由該艙室提供到該第一通道，并且在該第二模式中流動是從該第一通道經(jīng)由該艙室提供到該第二通道。
2.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其中，沒有閥被定位成用于控制(a)在該艙室與該第一通道之間的流動以及(b )在該艙室與該第二通道之間的流動。
3.如權利要求I所述的系統(tǒng)，進一歩包括ー個密封件，該密封件被定位在該第一端ロ與該第二端ロ之間并且具有一個變化的徑向的延伸部以便在該轉子轉動時可密封地接觸該轉子的這些波瓣。
4.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其中，該轉子包括ー個第一轉子，該壓カ改變艙室包括一個第一壓カ改變艙室，并且其中，該系統(tǒng)進ー步包括ー個第二轉子，該第二轉子定位在ー個第二壓カ改變艙室內，其中 該第一轉子具有ー個第一轉子取向，該第二轉子具有ー個第二轉子取向，并且該第一轉子是與該第二轉子取向順時針或者逆時針地偏置的； 該第二轉子包括不多于兩個的波瓣； 該第二轉子與該第一轉子共享該第一通道和該第二通道；并且 該第二轉子是由該軸來承載的并且是與該第一轉子平行地相對于該軸可轉動的。
5.如權利要求I所述的系統(tǒng)，其中，該第一端ロ與該第二端口中至少ー個被定位在該艙室殼體的一個總體上平行于該轉動軸線的表面中。
6.如權利要求I所述的系統(tǒng)，進一歩包括一個幾何可變的密封件，該幾何可變的密封件被定位在該第一端ロ與該第二端ロ之間，其中 沒有閥被定位成用于控制(a)在該艙室與該第一通道之間的流動以及(b)在該艙室與該第二通道之間的流動；并且 該轉子和該幾何可變的密封件將該壓力改變艙室分成多個艙室區(qū)，其中，一個單獨的艙室區(qū)在一個給定的時間點是與該第一通道和該第二通道中的僅ー個連通的。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中，每個轉子波瓣包括一個波瓣尖端，并且其中，該系統(tǒng)進一歩包括ー個尖端密封件，該尖端密封件被定位在該艙室殼體與一個單獨的波瓣尖端之間，該尖端密封件包括ー個軋制圓柱體、一個薄的液膜、和ー個低摩擦涂層中的至少ー項。
8.如權利要求I所述的系統(tǒng)，進一歩包括被聯(lián)接到該軸上的一個控制器，其中，該控制器是可運行的以便通過反轉該軸的轉動方向而對該轉子在該第一模式運行與該第二模式運行之間進行重新導向。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，進一歩包括 ー個流體儲存器，該流體儲存器與該第一通道和該第二通道處于流體連通；以及 聯(lián)接到該軸上的一個電動機/發(fā)電機。
10.ー種旋轉排量系統(tǒng)，包括 ー個艙室殼體，該艙室殼體具有一個壓カ改變艙室，該壓カ改變艙室?guī)в些`個第一端口和ー個第二端ロ； ー個第一通道，該第一通道經(jīng)由該第一端ロ與該艙室處于流體連通； ー個第二通道，該第二通道經(jīng)由該第二端ロ與該艙室處于流體連通； ー個軸，該軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的； ー個轉子，該轉子由該軸來承載、并且是相對于該軸可轉動的、并且具有一個轉子周邊；以及 一個幾何可變的密封件，該幾何可變的密封件在該第一端ロ與該第二端ロ之間聯(lián)接到該艙室殼體上并且與該轉子周邊可密封地相接合。
11.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，沒有閥被定位成用于控制(a)在該艙室與該第一通道之間的流動以及(b )在該艙室與該第二通道之間的流動。
12.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中 該幾何可變的密封件被定位成用于在該轉子轉動時在一個縮回的位置與一個伸出的位置之間徑向地往復運動，在該伸出的位置中該幾何可變的密封件徑向地延伸進入該壓カ改變艙室； 該幾何可變的密封件包括一個彈簧，該彈簧趨于使得該幾何可變的密封件朝向該伸出的位置；并且 該幾何可變的密封件在該轉子的一個波瓣壓靠在該幾何可變的密封件上時朝向該縮回的位置前迸。
13.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，該幾何可變的密封件的ー個第一部分是固定地聯(lián)接到該艙室殼體上的并且該幾何可變的密封件的ー個第二部分是相對于該艙室殼體環(huán)圓周地可移動的。
14.如權利要求10所述的系統(tǒng),其中，該第一端口和該第二端ロ被定位在該艙室殼體的一個總體上平行于該轉動軸線的表面中。
15.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中 沒有閥被定位成用于控制(a)在該艙室與該第一通道之間的流動以及(b)在該艙室與該第二通道之間的流動； 該轉子是以ー個第一模式和ー個第二模式交替地可運行的，在該第一模式中流動是從該第二通道經(jīng)由該艙室而提供到該第一通道，并且在該第二模式中流動是從該第一通道經(jīng)由該艙室而提供到該第二通道；并且 該轉子和該幾何可變的密封件將該壓力改變艙室分成與該第一通道處于流體連通的ー個第一艙室區(qū)以及與該第二通道處于流體連通的ー個第二艙室區(qū)。
16.如權利要求10所述的系統(tǒng)，進一歩包括 被聯(lián)接到該軸上的一個控制器，其中，該控制器是可運行的以便通過反轉該軸的轉動方向而對該轉子在該第一模式運行與該第二模式運行之間進行重新導向；以及 被聯(lián)接到該軸上的一個電動機、一個發(fā)電機、或者一個組合的電動機/發(fā)電機中的至少ー項。
17.ー種旋轉排量系統(tǒng)，包括 ー個艙室殼體，該艙室殼體具有一個壓カ改變艙室，該壓カ改變艙室?guī)в些`個第一端口和ー個第二端ロ； ー個第一通道，該第一通道經(jīng)由該第一端ロ與該艙室處于流體連通； ー個第二通道，該第二通道經(jīng)由該第二端ロ與該艙室處于流體連通； ー個軸，該軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的； ー個轉子，該轉子被定位在該壓カ改變艙室內并且包括不多于兩個的波瓣，其中，該轉子是由該軸來承載并且是相對于該軸可轉動的，并且其中，該轉子是以ー個第一模式和一個第二模式交替地可運行的，在該第一模式中流動是從該第二通道經(jīng)由該艙室而提供到該第一通道，并且在該第二模式中流動是從該第一通道經(jīng)由該艙室而提供到該第二通道；ー個流體儲存體積，該流體儲存體積與該壓カ改變艙室經(jīng)由該第一通道和該第二通道處于流體連通；以及 聯(lián)接到該軸上的一個控制器，該控制器被編程有多個指令，這些指令在被執(zhí)行時反轉了該軸的轉動方向。
18.如權利要求17所述的系統(tǒng)，進一歩包括ー個密封件，該密封件被定位在該第一端ロ與該第二端ロ之間并且具有ー個變化的徑向的延伸部以便在該轉子轉動時可密封地接觸該轉子的這些波瓣。
19.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其中該密封件和該轉子在該壓カ改變艙室內形成的區(qū)的數(shù)目等于波瓣的數(shù)目加上一。
20.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中，沒有閥被定位成用于控制(a)在該艙室與該第一通道之間的流動以及(b)在該艙室與該第二通道之間的流動。
21.如權利要求17所述的系統(tǒng),進ー步包括被聯(lián)接到該軸上一個電動機、一個發(fā)電機、或者一個組合的電動機/發(fā)電機中的至少ー項。
22.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中，該流體儲存體積包括ー種地質構造、ー個水下儲存容器、或者ー個高壓儲箱。
23.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中，該控制器進ー步包括多個指令，這些指令當被執(zhí)行時至少部分地基于ー個對應于能量供應水平的第一輸入和ー個對應于能量需求水平的第二輸入而反轉該軸的轉動方向。
24.—種旋轉排量系統(tǒng),包括 ー個艙室殼體，該艙室殼體具有一個壓カ改變艙室，該壓カ改變艙室?guī)в些`個第一端口和ー個第二端ロ； ー個第一通道，該第一通道經(jīng)由該第一端ロ與該艙室處于流體連通； ー個第二通道，該第二通道經(jīng)由該第二端ロ與該艙室處于流體連通； ー個軸，該軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的；以及ー個轉子，該轉子被定位在該壓カ改變艙室內并且包括多個波瓣，其中 一個單獨的波瓣包括在該波瓣的徑向最外部分處的ー個尖端； 該尖端具有ー個尖端圓周長度； 該轉子包括ー個尖端拓寬件，該尖端拓寬件聯(lián)接到該尖端附近并且從該尖端環(huán)圓周地延伸； 該尖端拓寬件具有比該尖端圓周長度更大的ー個尖端拓寬件圓周長度；并且 該轉子是由該軸來承載的并且是相對于該軸可轉動的。
25.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中，該轉子是以ー個第一模式和ー個第二模式交替地可運行的，在該第一模式中流動是從該第二通道經(jīng)由該艙室而提供到該第一通道，并且在該第二模式中流動是從該第一通道經(jīng)由該艙室而提供到該第二通道。
26.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中，該尖端拓寬件包括ー個撓性的臂。
27.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中 該第一端ロ具有ー個第一端ロ圓周長度； 該第二端ロ具有ー個第二端ロ圓周長度；并且 該尖端拓寬件圓周長度是大于或等于該第一端ロ圓周長度和該第二端ロ圓周長度中的姆ー個。
28.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中，該尖端拓寬件包括ー個臂，該臂可樞轉地聯(lián)接到該波瓣上。
29.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中，沒有閥被定位成用于控制(a)在該艙室與該第一通道之間的流動以及(b )在該艙室與該第二通道之間的流動。
30.如權利要求24所述的系統(tǒng)，其中 該尖端拓寬件包括ー個第一尖端拓寬件，并且其中，該轉子進ー步包括ー個第二尖端拓寬件和ー個第三尖端拓寬件，其中，每個尖端拓寬件被聯(lián)接到一個單獨的尖端上；并且沒有閥被定位成用于控制(a)在該艙室與該第一通道之間的流動以及(b)在該艙室與該第二通道之間的流動。
31.如權利要求24所述的系統(tǒng)，進一歩包括 被聯(lián)接到該軸上的一個電動機、一個發(fā)電機、或者一個組合的電動機/發(fā)電機中的至少ー項； 被聯(lián)接到該軸上的一個控制器，其中，該控制器是可運行的以便通過反轉該軸的轉動方向而對該轉子在該第一模式運行與該第二模式運行之間進行重新導向；以及 ー個流體儲存器，該流體儲存器與該第一通道和該第二通道處于流體連通，并且其中，該軸的轉動方向控制著在該存儲器與該第一通道和該第二通道之間的流體流動。
32.—種旋轉排量系統(tǒng),包括 ー個艙室殼體，該艙室殼體具有一個壓カ改變艙室，該壓カ改變艙室?guī)в些`個第一端口和ー個第二端ロ； ー個第一通道，該第一通道經(jīng)由該第一端ロ與該艙室處于流體連通； ー個第二通道，該第二通道經(jīng)由該第二端ロ與該艙室處于流體連通； ー個軸，該軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的；ー個轉子，該轉子被定位在該壓カ改變艙室內，其中，該轉子是以ー個第一模式和ー個第二模式交替地可運行的，在該第一模式中流動是從該第二通道經(jīng)由該艙室而提供到該第一通道，并且在該第二模式中流動是從該第一通道經(jīng)由該艙室而提供到該第二通道； ー個熱交換器，該熱交換器被定位在該壓カ改變艙室外部并且與該第一通道或者該第二通道中的至少ー個處于流體連通；以及 一個壓カ容器，該壓カ容器具有ー個內表面和ー個外表面，其中，該壓カ容器至少部分地包圍該艙室殼體、該第一通道、該第二通道、和該熱交換器，并且進一歩地其中，該壓カ容器的內表面被定位成用干與流動通過該系統(tǒng)的工作流體相接觸。
33.如權利要求32所述的系統(tǒng)，其中，該轉子包括ー個第一轉子，該壓カ改變艙室包括ー個第一壓カ改變艙室，并且其中，該第一轉子和該第一壓カ改變艙室包括ー個第一級，井且其中，該系統(tǒng)進ー步包括 ー個第二級，該第二級包括 ー個第二壓カ改變艙室，該第二壓カ改變艙室?guī)в些`個第一端口和ー個第二端ロ ；以及 ー個第二轉子； ー個隔板，該隔板被軸向地定位在該第一級與該第二級之間； ー個第一通道，該第一通道將該第一級的第二端ロ與該熱交換器流體地相連接；以及 ー個第二通道，該第二通道將該熱交換器與該第二級的第一端ロ流體地相連接。
34.如權利要求33所述的系統(tǒng)，其中，該第一級具有一個第一軸向長度并且該第二級具有與該第一軸向長度不同的ー個第二軸向長度。
35.如權利要求33所述的系統(tǒng)，其中，該第一級的第一端口和該第二級的第一端ロ是環(huán)圓周地順時針或者逆時針偏置的。
36.如權利要求33所述的系統(tǒng)，其中，該熱交換器被軸向地定位在該第一級與該第二級之間。
37.如權利要求36所述的系統(tǒng)，進ー步包括ー個分配板，該分配板具有多個孔ロ，其中，該分配板被軸向地定位在該第一級艙室殼體與該熱交換器之間。
38.如權利要求32所述的系統(tǒng)，其中，該熱交換器被徑向地定位在該艙室殼體與該壓力容器之間。
39.如權利要求32所述的系統(tǒng)，其中，該熱交換器包括ー種相變式熱交換器。
40.如權利要求32所述的系統(tǒng)，進ー步包括一個控制器，該控制器聯(lián)接該第一通道和該第二通道中的至少ー個上，其中，該控制器是可運行的以便通過反轉該軸的轉動方向而對該轉子在該第一模式運行與該第二模式運行之間進行重新導向。
41.如權利要求32所述的系統(tǒng)，其中 該熱交換器被徑向地定位在該艙室殼體的外部；并且 該第一端ロ與該第二端ロ中的至少ー個(a)被定位在該艙室殼體的一個總體上平行于該轉動軸線的表面中、并且(b)提供了在該艙室與該熱交換器之間的流體連通。
42.—種旋轉排量系統(tǒng),包括 ー個艙室殼體，該艙室殼體具有一個壓カ改變艙室，該壓カ改變艙室?guī)в些`個第一端口和ー個第二端ロ；ー個第一通道，該第一通道經(jīng)由該第一端ロ與該艙室處于流體連通； ー個第二通道，該第二通道經(jīng)由該第二端ロ與該艙室處于流體連通； ー個軸，該軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的； ー個轉子，該轉子被定位在該壓カ改變艙室內，其中，該轉子是以ー個第一模式和ー個第二模式交替地可運行的，在該第一模式中流動是從該第二通道經(jīng)由該艙室而提供到該第一通道，并且在該第二模式中流動是從該第一通道經(jīng)由該艙室而提供到該第二通道； ー個熱交換器，該熱交換器被定位在該壓カ改變艙室外部而與該第一通道和該第二通道中的至少ー個處于流體連通； 一個壓カ容器，該壓カ容器具有ー個內表面和ー個外表面，其中，該壓カ容器至少部分地包圍該艙室殼體、該第一通道、該第二通道、和該熱交換器，并且進一歩地其中，該壓カ容器的內表面被定位成用干與流動通過該系統(tǒng)的流體相接觸； 一個控制器，該控制器被聯(lián)接該第一通道和該第二通道中的至少ー個上，其中，該控制器是可運行的以便通過反轉該軸的轉動方向而對該轉子在該第一模式運行與該第二模式運行之間進行重新導向；以及 ー個流體儲存器，該流體儲存器與該第一通道和該第二通道處于流體連通，并且其中，該軸的轉動方向控制著在該存儲器與該第一通道和該第二通道之間的流體流動。
43.如權利要求42所述的系統(tǒng)，其中，該熱交換器被徑向地定位在該艙室殼體與該壓力容器之間。
44.如權利要求42所述的系統(tǒng)，其中 該轉子包括ー個第一轉子并且該壓力改變艙室包括ー個第一壓カ改變艙室； 該第一轉子和該第一壓カ改變艙室包括ー個第一級； 該系統(tǒng)進ー步包括 ー個第二級，該第二級包括 ー個第二壓カ改變艙室，該第二壓カ改變艙室?guī)в些`個第一端口和ー個第二端ロ ；以及 ー個第二轉子； ー個隔板，該隔板被軸向地定位在該第一級與該第二級之間； ー個第一通道，該第一通道將該第一級的第二端ロ與該熱交換器流體地相連接；以及 ー個第二通道，該第二通道將該熱交換器與該第二級的第一端ロ流體地相連接；并且 該熱交換器被軸向地定位在該第一級與該第二級之間。
45.如權利要求42所述的系統(tǒng)，其中，該流體儲存器包括ー種地質構造、ー個水下儲存容器、或者ー個高壓儲箱。
46.如權利要求42所述的系統(tǒng),進ー步包括被聯(lián)接到該軸上的一個電動機、一個發(fā)電機、或者一個組合的電動機/發(fā)電機中的至少ー項。
47.—種旋轉排量系統(tǒng),包括 ー個艙室殼體，該艙室殼體具有一個壓カ改變艙室，該壓カ改變艙室?guī)в些`個第一端口和ー個第二端ロ； ー個第一通道，該第一通道經(jīng)由該第一端ロ與該艙室處于流體連通；ー個第二通道，該第二通道經(jīng)由該第二端ロ與該艙室處于流體連通； ー個軸，該軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的；以及 ー個轉子，該轉子被定位在該壓カ改變艙室內，其中 該轉子是由該軸來承載的并且是相對于該軸可轉動的； 該轉子是以ー個第一模式和ー個第二模式交替地可運行的，在該第一模式中流動是從該第二通道經(jīng)由該艙室而提供到該第一通道，并且在該第二模式 中流動是從該第一通道經(jīng)由該艙室而提供到該第二通道；并且該轉子包括ー個或多個內部腔室。
48.如權利要求47所述的系統(tǒng)，進一歩包括被定位一個單獨的轉子腔室內的填充劑材料。
49.如權利要求47所述的系統(tǒng)，其中，該轉子包括多個焊接的板。
50.如權利要求47所述的系統(tǒng)，其中 該轉子包括ー個轉子框架； 該轉子占據(jù)ー個轉子體積；并且 該轉子框架占據(jù)了該轉子體積的大約百分之五或者更少。
51.如權利要求47所述的系統(tǒng)，其中，該內部腔室包括ー個端ロ，該端ロ被定位來將流體導向至該艙室。
52.如權利要求47所述的系統(tǒng)，進一歩包括被定位在該轉子內的一個加強結構。
53.一種運行旋轉排量裝置的方法，該方法包括 將ー種工作流體從ー個通道經(jīng)由一個輸入端ロ弓I入ー個旋轉艙室； 通過使在該旋轉艙室中承載了ー個帶有多個波瓣的轉子的ー個軸轉動來使得該工作流體在該旋轉艙室中壓縮或者膨脹； 將注射流體經(jīng)由ー個噴嘴注入該旋轉艙室； 在該注射流體與該工作流體之間傳遞熱量而不燃燒該注射流體；并且 使得該工作流體和該注射流體從該旋轉艙室中經(jīng)由ー個輸出端ロ排放。
54.如權利要求53所述的方法，其中，將注射流體注入該旋轉艙室包括將流體通過該輸入端ロ、該轉子中的ー個流體端ロ、或者該旋轉艙室中的ー個流體端ロ中的至少ー項來注入。
55.如權利要求53所述的方法，其中，使該注射流體從該旋轉艙室中排出包括使得該注射流體從該艙室中移除并且將該注射流體存儲在ー個熱存儲器中。
56.如權利要求53所述的方法，其中，將注射流體注入該旋轉艙室中包括注射霧。
57.如權利要求53所述的方法，進ー步包括 感測該工作流體的溫度、該注射流體的溫度、該工作流體的壓カ、或者該工作流體的流速中的ー項或多項；并且 基于該感測來調整該注射流體的體積特征、壓カ特征、數(shù)量特征或者溫度特征。
58.—種旋轉排量系統(tǒng),包括 ー個艙室殼體，該艙室殼體具有一個壓カ改變艙室，該壓カ改變艙室?guī)в些`個第一端口和ー個第二端ロ；ー個第一通道，該第一通道經(jīng)由該第一端ロ與該艙室處于流體連通； ー個第二通道，該第二通道經(jīng)由該第二端ロ與該艙室處于流體連通； ー個軸，該軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的； ー個轉子，該轉子被定位在該壓カ改變艙室內，其中，該轉子是由該軸來承載并且是相對于該軸可轉動的，并且其中，該轉子是以ー個第一模式和ー個第二模式交替地可運行的，在該第一模式中流動是從該第二通道經(jīng)由該艙室而提供到該第一通道，并且在該第二模式中流動是從該第一通道經(jīng)由該艙室而提供到該第二通道；以及 一個隔離器，該隔離器被定位成圍繞該艙室殼體、該第一通道、和該第二通道的至少ー部分。
59.如權利要求58所述的系統(tǒng)，其中，該隔離器包括ー種玻璃纖維填充劑。
60.如權利要求58所述的系統(tǒng)，其中，該隔離器包括ー種空氣縫隙隔離器。
61.如權利要求58所述的系統(tǒng)，進ー步包括ー個熱交換器，該熱交換器至少部分地被該隔離器包圍。
62.如權利要求56所述的系統(tǒng),進ー步包括一個壓カ容器，該壓カ容器具有一個內表面和ー個外表面，其中 該壓カ容器至少部分地包圍該艙室殼體、該第一通道、和該第二通道；并且 該隔離器被定位成圍繞該壓カ容器的外表面的至少一部分。
63.一種運行旋轉排量裝置的方法，該方法包括 將ー個第一體積的工作流體從ー個第一通道經(jīng)由ー個第一端ロ引入一個壓カ改變艙室中而并不致動在該第一通道與該壓カ改變艙室之間的ー個閥； 在ー個第一轉動方向上圍繞ー個軸來旋轉在該艙室內的ー個轉子以便壓縮在該艙室內的該第一體積的工作流體，該轉子具有三個或者更少的波瓣； 使得多個單獨的轉子波瓣與該艙室殼體的ー個內壁可密封地接合； 使該第一體積的工作流體從該艙室中經(jīng)由ー個第二端ロ排放到ー個第二通道； 將ー個第二體積的工作流體從該第二通道經(jīng)由該第二端ロ引入該壓カ改變艙室中而并不致動在該第二通道與該艙室之間的ー個閥； 在與該第一轉動方向相反的ー個第二轉動方向上旋轉在該艙室內的該轉子以便膨脹在該艙室內的該第二體積的工作流體；并且 使該第二體積的工作流體從該艙室中經(jīng)由該第一端ロ排放到該第一通道。
64.如權利要求63所述的方法，進ー步包括傳遞或者儲存在該旋轉排量裝置的運行過程中產生的熱量。
65.如權利要求63所述的方法，其中，使得多個單獨的轉子波瓣與該內壁可密封地接合包括使得由這些單獨的波瓣所承載的多個尖端滾子接合。
66.如權利要求63所述的方法，其中，使得多個單獨的轉子波瓣與該內壁可密封地接合包括使得由這些單獨的波瓣所承載的多個尖端滾子拓寬件接合。
67.如權利要求63所述的方法，進ー步包括使一個幾何可變的密封件進行往復運動以便在該轉子圍繞該軸轉動時動態(tài)地接合該轉子。
68.如權利要求63所述的方法，進ー步包括將該第一體積的工作流體儲存在與該第一通道和第二通道處于流體連通的ー個流體儲存器中；并且 通過控制該第一通道和該第二通道中的壓カ來重新導向該轉子的轉動方向。
69.如權利要求63所述的方法，進ー步包括 發(fā)送關于能量供應水平的信息給ー個控制器； 發(fā)送關于能量需求水平的信息給該控制器；并且 使用該控制器來執(zhí)行多個指令以便反轉該軸的轉動方向。
70.如權利要求63所述的方法，進ー步包括加熱該第二體積的工作流體。
71.ー種旋轉排量系統(tǒng)，包括 ー個艙室殼體，該艙室殼體具有一個壓カ改變艙室，該壓カ改變艙室?guī)в些`個第一端口和ー個第二端ロ，其中，該艙室殼體具有一個徑向直徑、ー個第一軸向側、和ー個第二軸向側； ー個第一通道，該第一通道經(jīng)由該第一端ロ與該艙室處于流體連通； ー個第二通道，該第二通道經(jīng)由該第二端ロ與該艙室處于流體連通； ー個軸，該軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的； ー個轉子，該轉子是由該軸來承載的并且是相對于該軸可轉動的； ー個第一隔板和ー個第ニ隔板，其中，該第一隔板被定位成與該艙室殼體的第一側軸向地相鄰，并且該第二隔板被定位成與該艙室殼體的第二側軸向地相鄰；以及多個連接件，這些連接件將該第一隔板固定到該第二隔板上。
72.如權利要求71所述的系統(tǒng)，其中 該第一隔板具有ー個第一直徑并且該第二隔板具有ー個第二直徑；并且 該第一隔板直徑和該第二隔板直徑是大于該艙室殼體直徑。
73.如權利要求71所述的系統(tǒng)，其中，這些連接件包括多個螺栓。
74.如權利要求71所述的系統(tǒng),進一步包括一個外殼體，該外殼體包圍該艙室殼體、該第一通道、和該第二通道。
75.—種制造旋轉排量裝置的方法，該方法包括 將一片材料形成為ー個圓柱形的外殼體，該外殼體具有一個外殼體直徑、ー個第一軸向側、和ー個第二軸向側； 將ー個艙室殼體、ー個軸向對齊的軸、和一個轉子嵌套在該外殼體內； 將ー個第一隔板軸向地定位成鄰近于該外殼體的第一軸向側并且將ー個第二隔板軸向地定位成鄰近于該外殼體的第二軸向側，其中，該第一隔板具有ー個第一隔板直徑并且該第二隔板具有一個第二隔板直徑，并且其中，該第一隔板直徑和該第二隔板直徑是大于該外殼體直徑，并且 通過用多個張カ構件將該第一隔板連接到該第二隔板而將該外殼體固定在該第一隔板與該第二隔板之間。
76.如權利要求75所述的方法,其中，將一片材料形成為ー個圓柱形的外殼體包括將該片軋制和焊接成為ー種圓柱形的形狀。
77.如權利要求75所述的方法，進ー步包括用一種耐熱的、抗腐蝕的、或者低摩擦的材料至少部分地涂敷該轉子、該軸、這些隔板、該艙室殼體或者該外殼體中的至少ー個。
78.如權利要求75所述的方法，進ー步包括將該第一隔板或者該第二隔板中的至少ー個焊接或者密封到該外殼體上。
79.如權利要求75所述的方法，其中，將該轉子嵌套在該外殼體內包括嵌套具有實質上中空的內部的ー個轉子。
80.如權利要求75所述的方法，進ー步包括將該第一隔板和該第二隔板密封到該外殼體上以便形成ー個流體密封的壓カ容器。
81.—種發(fā)動機系統(tǒng),包括 ー個旋轉壓縮機，該旋轉壓縮機包括 ー個第一艙室殼體，該第一艙室殼體具有ー個第一壓カ改變艙室，該第一壓カ改變艙室?guī)в些`個第一輸入端口和ー個第一排放端ロ； ー個第一低壓通道，該第一低壓通道經(jīng)由該第一輸入端ロ與該第一艙室處于流體連通； ー個第一高壓通道，該第一高壓通道經(jīng)由該第一排放端ロ與該第一艙室處于流體連通，其中沒有閥被定位成用于控制(a)在該第一艙室與該第一低壓通道之間的流動以及(b)在該第一艙室與該第一高壓通道之間的流動； ー個第一軸，該軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的；以及 ー個第一多波瓣式轉子，該第一多波瓣式轉子是由該第一軸來承載的、并且是在該第一壓カ改變艙室中相對于該第一軸可轉動的； ー個熱源，該熱源與該旋轉壓縮機處于流體連通；以及 ー個旋轉膨脹器，該旋轉膨脹器與該熱源處于流體連通，該膨脹器包括 ー個第二艙室殼體，該第二艙室殼體具有ー個第二壓カ改變艙室，該第二壓カ改變艙室?guī)в些`個第二輸入端口和ー個第二排放端ロ； ー個第二高壓通道，該第二高壓通道經(jīng)由該第二輸入端ロ與該第二艙室處于流體連通； ー個第二低壓通道，該第二高壓通道經(jīng)由該第二排放端ロ與該第二艙室處于流體連通，其中，沒有閥被定位成用于控制(a)在該第二艙室與該第二低壓通道之間的流動以及(b)在該第二艙室與該第二高壓通道之間的流動； ー個第二軸，該第二軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的；以及 ー個第二多波瓣式轉子，該第二多波瓣式轉子是由該第二軸來承載的、并且是在該第ニ壓カ改變艙室中相對于該第二軸可轉動的。
82.如權利要求81所述的系統(tǒng)，其中，該熱源包括ー個熱交換器。
83.如權利要求82所述的系統(tǒng),其中，該系統(tǒng)熱交換器是ー種相變式熱交換器、ー種翅片管熱交換器、或者ー種氣體對氣體熱交換器中的至少ー項。
84.如權利要求81所述的系統(tǒng)，進一歩包括ー個流體分配器，該流體分配器與該壓縮機或者該膨脹器中的至少ー個處于流體連通。
85.如權利要求81所述的系統(tǒng)，其中，該第一軸包括一個公共軸的第一部分并且該第ニ軸包括該公共軸的ー個第二部分。
86.—種發(fā)動機系統(tǒng),包括 ー個旋轉壓縮機，該旋轉壓縮機包括 ー個第一艙室殼體，該第一艙室殼體具有ー個第一壓カ改變艙室，該第一壓カ改變艙室?guī)в些`個第一輸入端口和ー個第一排放端ロ； ー個第一低壓通道，該第一低壓通道經(jīng)由該第一輸入端ロ與該第一艙室處于流體連通； ー個第一高壓通道，該第一高壓通道經(jīng)由該第一排放端ロ與該第一艙室處于流體連 通； ー個軸，該軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的；以及 ー個第一多波瓣式轉子，該第一多波瓣式轉子是由該軸來承載的、并且是相對于該軸可轉動的；其中，該壓縮機進ー步包括從ー個単獨的第一轉子波瓣環(huán)圓周地延伸的ー個第一尖端拓寬件或者在該第一艙室殼體中被定位在該第一輸入端ロ與該第一排放端ロ之間的ー個第一幾何可變的密封件中的至少ー項； ー個熱源，該熱源與該旋轉壓縮機處于流體連通；以及 ー個旋轉膨脹器，該旋轉膨脹器與該熱源處于流體連通，該膨脹器包括 ー個第二艙室殼體，該第二艙室殼體具有ー個第二壓カ改變艙室，該第二壓カ改變艙室?guī)в些`個第二輸入端口和ー個第二排放端ロ； ー個第二高壓通道，該第二高壓通道經(jīng)由該第二輸入端ロ與該第二艙室處于流體連通； ー個第二低壓通道，該第二低壓通道經(jīng)由該第二排放端ロ與該第二艙室處于流體連通；以及 ー個第二軸，該第二軸定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的；以及 ー個第二多波瓣式轉子，該第二多波瓣式轉子是由該軸來承載的、并且是相對于該軸可轉動的；其中，該膨脹器進ー步包括從ー個単獨的第二轉子波瓣環(huán)圓周地延伸的ー個第ニ尖端拓寬件或者在該第二艙室殼體中被定位在該第二輸入端ロ與該第二排放端ロ之間的ー個第ニ幾何可變的密封件中的至少ー項。
87.如權利要求86所述的系統(tǒng)，其中，該熱源包括ー個熱交換器。
88.如權利要求86所述的系統(tǒng)，其中，該熱源包括一個燃燒器。
89.如權利要求88所述的系統(tǒng)，其中，該燃燒器被軸向地定位在該壓縮機與該膨脹器之間。
90.如權利要求86所述的系統(tǒng)，其中，該熱源包括一個廢熱回收單元，該廢熱回收單元被聯(lián)接到在該旋轉壓縮機和該旋轉膨脹器外部的一個熱源上。
91.如權利要求86所述的系統(tǒng)，其中，該第一轉子具有不多于兩個的波瓣并且該第二轉子具有不多于兩個的波瓣。
92.如權利要求86所述的系統(tǒng)，其中，該第一軸包括一個公共軸的第一部分并且該第ニ軸包括該公共軸的ー個第二部分。
93.一種運行旋轉排量裝置的方法，該方法包括 將ー個第一體積的工作流體從ー個第一通道經(jīng)由ー個第一端ロ引入一個壓カ改變艙室中; 在ー個第一轉動方向上圍繞ー個軸來旋轉在該艙室內的ー個轉子以便壓縮該第一體積的工作流體，該轉子具有兩個波瓣； 使得多個單獨的轉子波瓣與該艙室的ー個內壁可密封地接合； 使該第一體積的工作流體從該艙室中經(jīng)由ー個第二端ロ排放到ー個第二通道； 將ー個第二體積的工作流體從該第二通道經(jīng)由該第二端ロ引入該壓カ改變艙室中；在與該第一轉動方向相反的ー個第二轉動方向上旋轉在該艙室內的該轉子以便膨脹該第二體積的工作流體；并且 使該第二體積的工作流體從該艙室中經(jīng)由該第一端ロ排放到該第一通道。
94.如權利要求93所述的方法，其中 將該第一體積的工作流體從該第一通道引入該壓カ改變艙室中包括引入該第一體積的工作流體而并不致動在該第一通道與該壓カ改變艙室之間的ー個閥；并且 將該第二體積的工作流體從該第二通道引入該壓カ改變艙室中包括引入該第二體積而并不致動在該第二通道與該艙室之間的ー個閥。
95.如權利要求93所述的方法，其中，使得多個單獨的轉子波瓣與該內壁可密封地接合包括使得由這些單獨的波瓣所承載的多個尖端滾子接合。
96.如權利要求93所述的方法，其中，將該第一體積的工作流體從該第一通道引入該壓カ改變艙室中包括將ー個第一體積的工作流體引入該艙室的ー個第一區(qū)中，該第一區(qū)是至少部分地由一個幾何可變的密封件定界的。
97.如權利要求93所述的方法，進ー步包括 將該壓力改變艙室分成多個艙室區(qū)，其中，至少ー個艙室區(qū)是至少部分地由一個幾何可變的密封件定界的； 使得該幾何可變的密封件通過與ー個旋轉的轉子相接觸來在一個縮回的位置與ー個伸出的位置之間徑向地往復運動，在該伸出的位置中該幾何可變的密封件徑向地延伸進入該壓カ改變艙室。
98.如權利要求93所述的方法，進ー步包括 傳輸對應于能量供應水平的第一信息給ー個控制器； 傳輸對應于能量需求水平的第二信息給該控制器；并且 至少部分地基于該第一信息和該第二信息來執(zhí)行多個基于控制器的指令以便反轉該軸的轉動方向。
99.一種運行旋轉排量裝置的方法，該方法包括 將ー個第一體積的工作流體從ー個第一通道經(jīng)由ー個第一端ロ引入一個壓カ改變艙室中; 在ー個第一轉動方向上圍繞ー個軸來旋轉在該艙室內的ー個轉子以便壓縮該第一體積的工作流體； 使該第一體積的工作流體從該艙室中經(jīng)由ー個第二端ロ排放到ー個第二通道； 將ー個第二體積的工作流體從該第二通道經(jīng)由該第二端ロ引入該壓カ改變艙室中；在與該第一轉動方向相反的ー個第二轉動方向上旋轉在該艙室內的該轉子以便膨脹該第二體積的工作流體； 使該第二體積的工作流體從該艙室中經(jīng)由該第一端ロ排放到該第一通道； 將該第一體積的工作流體和該第二體積的工作流體中的至少ー項導向進入一個壓カ容器，該壓カ容器至少部分地包圍ー個熱交換器和該壓カ改變艙室；并且 在被定位于該壓力改變艙室外面并且在該壓カ容器內的該熱交換器處，在該熱交換器內的ー種熱交換器流體與該第一體積的工作流體和該第二體積的工作流體中的至少ー項之間傳遞熱量。
100.如權利要求99所述的方法，進ー步包括儲存在該旋轉排量裝置的運行過程中產生的熱量。
101.如權利要求99所述的方法，其中，在該熱交換器流體與該第一體積的工作流體和該第二體積的工作流體中的至少ー項之間傳遞熱量包括 將熱量從該第一體積的工作流體傳遞到該熱交換器流體；并且 將熱量從該熱交換器流體傳遞到該第二體積的工作流體。
102.如權利要求99所述的方法，其中，將ー個第一體積的工作流體引入ー個壓カ改變艙室中包括將ー個第一體積的工作流體引入ー個第一壓カ改變艙室中，并且其中，旋轉ー個轉子包括旋轉ー個第一轉子，并且其中，該方法進ー步包括 使該第一體積的工作流體從該第二通道徑向地向外排放進入該熱交換器； 將熱量從該第一體積的工作流體傳遞到該熱交換器中的熱交換器流體；并且 將該第一體積的工作流體弓I入ー個第二壓カ改變艙室中。
103.如權利要求99所述的方法，其中，將ー個第一體積的工作流體引入ー個壓カ改變艙室中包括將ー個第一體積的工作流體引入ー個第一壓カ改變艙室中，并且其中，旋轉ー個轉子包括旋轉ー個第一轉子，并且其中，該方法進ー步包括 使該第一體積的工作流體從該第二通道軸向地排放進入該熱交換器； 將熱量從該第一體積的工作流體傳遞到該熱交換器中的熱交換器流體；并且將該第一體積的工作流體引入ー個第二壓カ改變艙室中，該第二壓カ改變艙室是與該第一壓カ改變艙室和該熱交換器軸向對齊的。
104.如權利要求99所述的方法，進ー步包括 傳輸對應于能量供應水平的第一信息給ー個控制器； 傳輸對應于能量需求水平的第二信息給該控制器；并且 至少部分地基于該第一信息和該第二信息來執(zhí)行多個基于控制器的指令以便反轉該軸的轉動方向。
全文摘要
本技術總體上是針對旋轉排量系統(tǒng)以及相關聯(lián)的使用和制造方法。這些系統(tǒng)可以用來壓縮和/或膨脹可壓縮的流體。在一些實施方案中，這些旋轉排量系統(tǒng)包括一個艙室殼體，該艙室殼體具有一個壓力改變艙室，該壓力改變艙室?guī)в幸粋€第一端口和一個第二端口；一個第一通道，其經(jīng)由該第一端口與該艙室處于流體連通；以及一個第二通道，其經(jīng)由該第二端口與該艙室處于流體連通。該系統(tǒng)可以進一步包括一個軸，該軸被定位在該艙室殼體內并且是繞一條轉動軸線相對于該艙室殼體可轉動的；以及一個轉子，該轉子包括不多于兩個的波瓣。該轉子可以由該軸來承載并且是相對于該軸可轉動的，并且該轉子可以是交替地以一種第一模式可運行的，在該第一模式中流動是從該第一通道經(jīng)由該艙室提供至該第二通道。
文檔編號F01C19/10GK102859118SQ201180020429
公開日2013年1月2日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權日2010年3月1日
發(fā)明者斯科特·R·弗雷澤, 約翰·坦德勒, 雅各布·菲茨杰拉德, 亞歷山大·劉, 布萊恩·凡赫爾岑 申請人:布萊特能源存儲科技有限責任公司