旋轉(zhuǎn)機(jī)械的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]許多不同種類的旋轉(zhuǎn)機(jī)械和壓縮機(jī)是已知的。長(zhǎng)久以來的目標(biāo)是用旋轉(zhuǎn)機(jī)械代替往復(fù)壓縮機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，然而當(dāng)然在發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，現(xiàn)今已經(jīng)成功并廣泛應(yīng)用的非常少。
[0002]在旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域，已得到最多發(fā)展和應(yīng)用的設(shè)計(jì)是已知的汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，這存在許多問題的不足，其中之一是內(nèi)轉(zhuǎn)子密封件產(chǎn)生的磨損問題，另一問題是其不是真正的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，因?yàn)檫€存在離心移動(dòng)部件，這些離心移動(dòng)部件通常要求存在兩個(gè)平衡的轉(zhuǎn)子，或者由旋轉(zhuǎn)的平衡體構(gòu)成的應(yīng)用。此外，在內(nèi)轉(zhuǎn)子上定位頂端密封件是指這些不能在不完全拆下整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下更換。
[0003]能使用汪克爾設(shè)計(jì)并使內(nèi)轉(zhuǎn)子和外殼同時(shí)軸向旋轉(zhuǎn)，由此沒有離心組件，如在最初的版本里為DKM發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，在這種設(shè)計(jì)的情況下，密封點(diǎn)位于內(nèi)轉(zhuǎn)子上，這意味著含有進(jìn)氣口和排氣口的滑動(dòng)表面必須位于外罩或外殼中。這意味著密封點(diǎn)掃過以控制流體轉(zhuǎn)移的這些端口和管道必須位于外罩中。難以制備使氣體從旋轉(zhuǎn)外罩上的管道到發(fā)動(dòng)機(jī)外所需的密封設(shè)置。
[0004]已公開了不同設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)，它們具有在偏移的平行軸上旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子。這些的實(shí)例是GB764719、DE2916858、FR1124310 和 DE3209807。首先考慮 GB764719，該設(shè)計(jì)公開了將流體傳輸至工作室以及從工作室傳輸流體的管道，這些管道位于機(jī)械的軸內(nèi)。然而，這些管道從工作室延伸穿過轉(zhuǎn)子，然后進(jìn)入基本靜止的軸，這需要位于這兩個(gè)組件之間的密封設(shè)置。在該設(shè)置中，利用圍繞該軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子控制流體至工作室和來自工作室，意思是指該機(jī)械需要同時(shí)產(chǎn)生工作室(內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間的空間)的密封件和控制流向工作室/來自工作室的流體。此外，內(nèi)轉(zhuǎn)軸中的端口和管道是雙向的，其能減緩流體行進(jìn)，并且它們還永久地連接至工作室，由此增大有效腔室體積，并減小機(jī)械的可能的壓縮率。對(duì)于將流體傳輸至工作室，DE2916858、FRl 124310和DE3209807都相近。
[0005]庫利提議了一種與本發(fā)明非常相似的發(fā)動(dòng)機(jī)(US 724994)，使用兩個(gè)軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。在他的設(shè)計(jì)中，進(jìn)口路線和出口路線經(jīng)過外罩和殼之間的滑動(dòng)密封件，這使得該設(shè)計(jì)有問題并易泄露。
[0006]許多其它旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)公開了使氣體進(jìn)入工作室以及從工作室排出的方法，然而，大多數(shù)設(shè)計(jì)具有包含多個(gè)移動(dòng)部件的相對(duì)復(fù)雜的管道，這導(dǎo)致密封以及來自熱的廢氣的熱量傳輸?shù)膯栴}。
[0007]本發(fā)明的目的是克服一些下述問題，此前已知的旋轉(zhuǎn)機(jī)械具有離心組件和往復(fù)組件的平衡和機(jī)械問題、密封件更換問題、熱氣與組件的部件隔離的問題，以及這些其他設(shè)計(jì)的通常整體復(fù)雜的問題，這是使氣體或工作流體從機(jī)械外部進(jìn)入工作室以及從工作室排出的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明涉及一種被設(shè)計(jì)用作發(fā)動(dòng)機(jī)或壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。更具體地，本發(fā)明涉及一種機(jī)械，其中滑動(dòng)密封點(diǎn)位于外殼或外罩中，且密封點(diǎn)滑動(dòng)的表面形成中心轉(zhuǎn)子的一部分，導(dǎo)致流體經(jīng)由內(nèi)轉(zhuǎn)子上的一個(gè)或多個(gè)端口傳輸。由此，利用橫跨這些端口移動(dòng)的這些密封點(diǎn)控制流體流入位于轉(zhuǎn)子和外罩之間的工作室和從該工作室流出，并且這些端口中的至少一個(gè)與轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸中的管道連接，該管道被制成連續(xù)的并且與所述端口是一體的，并且延伸至所述機(jī)械的外部。以此方式，該管道是單向的，這意味著，取決于機(jī)械旋轉(zhuǎn)方向，該管道要么一直將流體傳輸至工作室中，要么一直將流體從工作室中輸出。
[0009]該配置的原理上的優(yōu)點(diǎn)是流體可經(jīng)由轉(zhuǎn)子和軸中的簡(jiǎn)單管道在機(jī)械的端口和外部之間傳輸，而沒有額外的控制設(shè)施、密封件或額外的移動(dòng)部件的復(fù)雜性。這使得轉(zhuǎn)子和外罩都能軸向旋轉(zhuǎn)，從而形成真正的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。在該機(jī)械與熱的氣體一起使用時(shí)，例如用作內(nèi)燃機(jī)時(shí)，圍繞固定軸線，轉(zhuǎn)軸的簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)性質(zhì)，以及其包圍的管道是指利用同心的旋轉(zhuǎn)密封件容易實(shí)現(xiàn)對(duì)另一管道或?qū)Ч艿拿芊猓送膺€容易使管道相對(duì)傳入發(fā)動(dòng)機(jī)組件內(nèi)的熱傳輸絕熱。
[0010]另一優(yōu)點(diǎn)是密封點(diǎn)可從機(jī)械外部接近，使得能容易更換，以及開創(chuàng)使用更便宜或磨損更快的材料的可能性。
[0011]可見，在提供直接鄰近端口和管道的流體控制設(shè)施方面存在多種優(yōu)點(diǎn)，包括:該管道是單向的，因此流體流可在一個(gè)方向上是連續(xù)的，而不會(huì)來回?cái)[動(dòng)，以及管道的體積不會(huì)變成工作室的一部分，這將減小機(jī)械的最大壓縮。
[0012]因此，根據(jù)本發(fā)明，提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，包括:
[0013]內(nèi)轉(zhuǎn)子和外罩；
[0014]所述轉(zhuǎn)子在第一軸線上旋轉(zhuǎn)，且所述外罩在第二軸線上旋轉(zhuǎn)，所述第二軸線與所述第一軸線平行并且偏離于所述第一軸線；
[0015]外部支撐結(jié)構(gòu)，所述外部支撐結(jié)構(gòu)保持所述第一軸線和所述第二軸線彼此對(duì)齊，并且，其中，所述軸線相對(duì)于所述支撐結(jié)構(gòu)基本固定；
[0016]所述外罩在內(nèi)表面上具有兩個(gè)或更多個(gè)密封點(diǎn)，所述密封點(diǎn)與所述轉(zhuǎn)子的外表面相互作用以在所述轉(zhuǎn)子和所述外罩之間限定兩個(gè)或更多個(gè)工作室；
[0017]所述外表面包括流體傳輸端口 ；
[0018]軸，所述軸附接至所述轉(zhuǎn)子并且與第一旋轉(zhuǎn)軸線同心；
[0019]所述軸含有與所述第一旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的管道，該管道與所述轉(zhuǎn)子中的另一管道連接，并且所述另一管道與所述端口連接；
[0020]所述管道和另一管道一起形成連續(xù)的通道，該通道用于流體從所述端口流至所述軸與所述支撐結(jié)構(gòu)相互作用的點(diǎn)；
[0021]其中，該通道連續(xù)打開且基本沒有障礙，并且圍繞相對(duì)于所述支撐結(jié)構(gòu)基本固定的軸線旋轉(zhuǎn)；
[0022]使得在使用時(shí)，所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述外罩的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致工作室大小改變，從而密封點(diǎn)在整個(gè)端口上的相對(duì)移動(dòng)控制所述端口與工作室之間的流體傳輸，并且，其中，對(duì)于轉(zhuǎn)子的給定旋轉(zhuǎn)方向，所述流體通過所述工作室和所述軸與所述支撐結(jié)構(gòu)相互作用的點(diǎn)之間的通道單向傳輸。
[0023]所述轉(zhuǎn)子優(yōu)選具有與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的外表面，所述外罩優(yōu)選具有與所述外罩的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行的內(nèi)表面。
[0024]所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的外表面優(yōu)選大致為具有一個(gè)或多個(gè)葉片的外旋輪線的形式，然而，其它適宜的形狀也可被用于轉(zhuǎn)子的外表面，當(dāng)然前提是在使用中，外罩的密封點(diǎn)保持與轉(zhuǎn)子表面的接觸或非常接近。優(yōu)選地，所述外罩的內(nèi)表面也大致為外旋輪線形狀。
[0025]轉(zhuǎn)軸可附接至轉(zhuǎn)子的一側(cè)，或者它可通過轉(zhuǎn)子從一側(cè)延伸至另一側(cè)。在另一構(gòu)造中，可使用兩個(gè)軸，轉(zhuǎn)子的每一側(cè)上一個(gè)。
[0026]轉(zhuǎn)子和外罩優(yōu)選被安裝在框架、結(jié)構(gòu)或殼中，以使外罩和轉(zhuǎn)子的軸線相對(duì)于彼此精確地定位。
[0027]所述轉(zhuǎn)子的表面通?？删哂袃蓚€(gè)葉片，且所述外罩具有三個(gè)密封點(diǎn)，但其他構(gòu)造也是可能的，例如具有三個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子和具有四個(gè)密封點(diǎn)的外罩。許多其它組合也是可能的，通常使用葉片比外罩上的密封點(diǎn)少一個(gè)的轉(zhuǎn)子。
[0028]轉(zhuǎn)子可包括第二端口、第二管道和第二另一管道，其中該第二管道優(yōu)選位于軸上與第一管道相對(duì)的一端，使得在使用時(shí)，流體將在轉(zhuǎn)軸的一端進(jìn)入機(jī)械，而在另一端流出。
[0029]或者，轉(zhuǎn)子可具有與轉(zhuǎn)子內(nèi)的空隙連接的第二流體傳輸端口，該第二流體傳輸端口還經(jīng)由外罩內(nèi)的管道與機(jī)械外部連接，使得在使用時(shí)，流體將通過外罩軸進(jìn)入機(jī)械，并通過轉(zhuǎn)軸流出，或者流體