專利名稱：旋轉(zhuǎn)容積式機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種旋轉(zhuǎn)容積式機械。
更具體地，本發(fā)明涉及一種包括機殼、軌道旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子和葉片元件的機械。
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)容積式機械，其包括機殼，其具有圓柱形內(nèi)表面，用來劃定操作室；操作室中的轉(zhuǎn)子，安裝該轉(zhuǎn)子以便沿著操作室軸線旋轉(zhuǎn)，所述操作室軸線是所述內(nèi)表面的軸線，所述轉(zhuǎn)子具有圓柱形外表面，所述操作室軸線穿過轉(zhuǎn)子，所述外表面的母線緊靠所述內(nèi)表面，并且完全相反的母線與所述內(nèi)表面隔開。
葉片元件，其安裝在機殼上并且是繞平行于操作室軸的旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的，所述葉片元件安裝在機殼的流體入口/出口孔內(nèi)，葉片元件具有連接機殼的外部和操作室的通道，所述葉片元件具有弓形表面，所述弓形面與所述旋轉(zhuǎn)軸共軸并且具有與轉(zhuǎn)子長度大體相等的長度，葉片元件具有末端表面，所述末端面從所述弓形面的各自側(cè)面的末端表面向樞軸線延伸，并且葉片元件具有緊臨轉(zhuǎn)子的頂端面，所述表面相對機殼孔和轉(zhuǎn)子的對應(yīng)面是密封的；和連接件，其將葉片元件和轉(zhuǎn)子連接，以使密封的葉片元件的頂端面與轉(zhuǎn)子的外表面保持接觸，該連接件通過鉸鏈被連接于葉片元件，以使包括鉸鏈軸線和所述外表面的軸線的平面通過密封接觸區(qū)域，所述鉸鏈具有鉸鏈軸線。
旋轉(zhuǎn)容積式機械可被用作用于內(nèi)燃機的增壓器；用于從進氣集氣管低壓回收能量的渦輪；用于從廢氣回收能量的渦輪；或用于熱泵中的壓縮機或膨脹器。
下面將通過實例的方法參照附圖對本發(fā)明進行說明，其中
圖1-3是說明根據(jù)本發(fā)明的機械的一個實施例的各種透視圖4是說明機殼和葉片元件剖面的透視圖；圖5是說明轉(zhuǎn)子及其附件的透視圖；圖6是說明葉片元件放大的透視圖；圖7-8是說明轉(zhuǎn)子及其附件的另一個實施例的透視圖；圖9-14是通過各種旋轉(zhuǎn)容積式機械的可能實施例的軸向剖面透視圖，其說明流體的流動路徑；圖15是說明根據(jù)本發(fā)明的機械的另一個實施例的橫截面圖；圖16是說明圖15所示的機械的機殼的剖面透視圖。
圖17是說明葉片元件的另一個實施例的透視圖。
圖18是說明旋轉(zhuǎn)容積式機械的透視圖。
圖19-22是說明四種不同發(fā)動機系統(tǒng)的圖表，所述的四種發(fā)動機系統(tǒng)包含用作增壓器/節(jié)流閥損失回收渦輪機的旋轉(zhuǎn)容積式機械。
圖23是說明閥門典型的截面圖，所述閥門用來控制氣流從一個增壓器/渦輪機進入發(fā)動機進氣集氣管的方向。
圖24與圖23類似，但其說明了將氣流引導(dǎo)至大氣的閥門；圖25是說明與圖23對應(yīng)的透視圖；圖26是說明與圖24對應(yīng)的透視圖；圖27所示是帶有平衡環(huán)的旋轉(zhuǎn)容積式機械的另一個實施例的部分透視圖；圖28是旋轉(zhuǎn)容積式機械的另一個實施例的末端視圖，說明了平衡環(huán)的不同布置；圖29是說明轉(zhuǎn)子的外表面和機殼的內(nèi)表面之間關(guān)系的示意圖；圖30是圖29放大的詳細示意圖，其說明了迷宮式密封；圖31是轉(zhuǎn)子和相關(guān)部件的透視圖，其說明了迷宮式密封；圖32是說明用作增壓器的旋轉(zhuǎn)容積式機械的另一個實施例的透視圖；圖33是說明圖32所示機械的另一個透視圖；圖34是說明根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)容積式機械的另一個實施例的透視圖，其中葉片構(gòu)件布置與上一個實施例的葉片構(gòu)件布置不同；圖35與圖34類似，但是除去了端蓋和側(cè)盤；圖36是與圖35類似的放大的透視圖，但是除去了機殼；
圖37是說明葉片元件與轉(zhuǎn)子外部結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的透視圖；圖38是說明包括轉(zhuǎn)子的內(nèi)部與兩個側(cè)盤的組件的透視圖；圖39和圖38類似，但是除去了一個側(cè)盤；圖40是轉(zhuǎn)子外部的透視圖；圖41是葉片元件的透視圖；圖42是說明一對旋轉(zhuǎn)容積式機械的端視圖，其中葉片元件相互結(jié)合；圖43是說明一對旋轉(zhuǎn)容積式機械的端視圖，其中葉片元件相互分離；圖44是說明具有覆蓋物質(zhì)涂層的轉(zhuǎn)子的局部透視圖；圖45和圖44類似，但是說明了覆蓋物質(zhì)涂層的不同形式；圖46是說明用于熱泵的組合式的壓縮機和膨脹機的透視圖；和圖47是說明組合式的壓縮機和膨脹機的軸結(jié)構(gòu)的透視圖。
火花點燃式發(fā)動機通常通過控制經(jīng)過進氣系統(tǒng)的氣體量來控制自身的功率輸出。節(jié)流閥控制氣流量在最大功率時節(jié)流閥完全打開，在空轉(zhuǎn)時節(jié)流閥充分關(guān)閉。當(dāng)節(jié)流閥部分關(guān)閉時，發(fā)動機的進氣集氣管低于周圍氣體的壓力，發(fā)動機不得不工作而抽入氣體。
火花點燃式發(fā)動機在壓縮沖程末端的最大溫度受合適的燃燒和燃燒時間需要的限制，借助傳統(tǒng)的壓縮比能很容易達到所述最大壓縮溫度。當(dāng)發(fā)動機被增壓時，通過增壓器壓縮效率通常比發(fā)動機的壓縮效率低，這導(dǎo)致了給定壓力下的發(fā)動機溫度比靠自身自然吸氣的發(fā)動機的溫度高。增壓發(fā)動機通常具有增壓氣體，所述增壓氣體在熱交換器內(nèi)被冷卻，并且壓縮溫度的限制通常要求降低發(fā)動機壓縮比。借助增壓和減壓比率發(fā)動機，在工作行程末端的壓力通常比自然吸氣發(fā)動機的壓力高；為了降低這部分能量的浪費，排放的氣體通常穿過渦輪機。
私人機動車輛大部分時間處于部分功率狀態(tài)，并且對火花點燃式發(fā)動機來說，這意味著處于部分節(jié)流狀態(tài)，伴隨著節(jié)流損失。如果能排除節(jié)流損失，發(fā)動機的效率將會得到提高。有兩種方法可排除節(jié)流損失一是通過在入口處放置渦輪機恢復(fù)損失，另一個是通過不使循環(huán)的任一部分處于低于環(huán)境壓力而排除節(jié)流過程。為了實現(xiàn)后一個目的并使其具有合適的功率范圍，發(fā)動機必須
具有氣缸，該氣缸在空轉(zhuǎn)狀態(tài)時充滿具有環(huán)境壓力的氣體；處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)時具有降低的壓縮比；逐漸地增加壓縮比的量，直到達到最大功率。
可以理解，由于傳統(tǒng)的發(fā)動機的氣缸在最大功率時充滿具有環(huán)境壓力的氣體，為了具有這樣的發(fā)動機，其氣缸在低速或空轉(zhuǎn)狀態(tài)時充滿具有環(huán)境壓力的氣體，并且僅提供空轉(zhuǎn)功率，則對于相同的低功率需要，所述發(fā)動機必須略微小些是重要的?；蛘呖蛇x擇地，必須控制空氣流動。
控制進入發(fā)動機氣體的流動和增壓程度是困難的，而且效率低。困難是因為增壓器在超過所需范圍內(nèi)不能準確的控制增壓的程度；效率低是因為壓縮效率和氣流控制很差且不經(jīng)濟。
對于火花點燃式發(fā)動機，只有當(dāng)燃料和氣體之比在很窄的范圍內(nèi)才能發(fā)生燃燒。汽油直接噴射(GDI)用于為發(fā)動機汽缸內(nèi)的特定區(qū)域提供易燃混合物，同時使其它區(qū)域空氣的比例升高，從而降低需要節(jié)流的量。另一個排除節(jié)流損失的方法是改變閥門定時和閥門升程(VVT)，這將允許一些進入氣缸的氣體在閥門關(guān)閉之前被活塞推出。直接噴射汽油和特別地改變閥門定時和閥門升程都增加了成本和發(fā)動機結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
在過去的幾年，提出了混合型發(fā)動機，所述混合型發(fā)動機將電動機和相對小的發(fā)動機組合，該小的發(fā)動機無論何時使用都能在接近最大功率的情況下運轉(zhuǎn)。最近有利用高壓電氣系統(tǒng)的趨勢，這樣當(dāng)車輛停止時可使發(fā)動機停止；因此，車輛使用電動機開始離開。
本發(fā)明建議使用增壓器(該增壓器可能用作節(jié)流損失回收渦輪機)、內(nèi)燃機和排氣渦輪的組合。所述廢氣渦輪機可能驅(qū)動壓縮機或發(fā)電機或是這兩者。可以更有效利用這種部件組合的啟動技術(shù)是使用包括如下所述特征的旋轉(zhuǎn)容積式機械。這類機械可以使內(nèi)燃機的氣流受到控制。這樣可以完全控制每次旋轉(zhuǎn)時的氣流并排氣，而不需要通過一個或多個測流口將其推出，并且使剩余的氣體排至發(fā)動機。
如果大量的氣體被排出，剩余的氣體體積小于由具有環(huán)境壓力的空氣填充發(fā)動機需要的體積時，這樣氣缸的壓力會低于環(huán)境壓力和增壓器出口側(cè)的壓力。環(huán)境空氣壓力與增壓器出口的壓力差驅(qū)動增壓器，因此回收發(fā)動機利用的能量在汽缸內(nèi)產(chǎn)生部分真空(節(jié)流損失)。這樣，增壓器能從低于環(huán)境壓力增加到最大增加壓力提供氣體。該種類型的增壓器壓縮效率可以與發(fā)動機內(nèi)的壓縮效率相比，并且具有準確控制氣流的能力。各種構(gòu)件的組合不需要應(yīng)用昂貴的GDI和VVT系統(tǒng)，并且除增壓器外，只需要傳統(tǒng)的組成部件和燃料系統(tǒng)，雖然應(yīng)用GDI可提高功率范圍。在組合機上熱交換機能使1升的發(fā)動機具有和2升的發(fā)動機相同的功率輸出，而大大降低了重量和燃料的消耗。
具有通常的內(nèi)燃機的工作容積，該種類型的增壓器設(shè)計成特殊的增壓器最大壓力，并且入口入口用來控制增壓器的出口壓力使其能從低于環(huán)境壓力變化到最大壓力。這些條件下，增壓器的一個或多個出口孔的位置和尺寸固定，并且不需要改變。
圖1-6所示的旋轉(zhuǎn)容積式機械可用作增壓器和節(jié)流損失回收渦輪，并且具有定子或帶有外圍壁2的機殼1，所述外圍壁2具有圓柱形內(nèi)表面3。布置在定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子4在每個末端設(shè)置凸緣形式或盤6形狀的遮蔽物，所述凸緣或盤6具有圓柱形外周7，所述外周7和內(nèi)表面3之間有小的間隔。盤6和內(nèi)表面在其間延伸3的部分一起劃定圓柱形操作室，在所述圓柱形操作室內(nèi)，轉(zhuǎn)子4能繞內(nèi)表面3作軌道運動。轉(zhuǎn)子4設(shè)有驅(qū)動軸9。轉(zhuǎn)子4具有帶軸線的圓柱形外表面11，所述軸線偏離定子1的內(nèi)表面3的軸線。后一個軸線穿過轉(zhuǎn)子4。外表面11的一條母線13只具有很小的間隔。直接相對的母線與內(nèi)表面3隔開。所述類型的機械在專利WO02/04787中有進一步描述。
圖1-6所述的機械一個重要特征是葉片元件17安裝在機殼1的孔18內(nèi)，所述孔18充當(dāng)流體的進/出口孔。所述葉片元件17具有通道17a，所述通道17a連接機殼外部和操作室。
通過開啟或多或少孔區(qū)域很容易控制進口或出口。轉(zhuǎn)子盤6、機殼1和外環(huán)16中都具有孔，更容易實現(xiàn)該目的。外環(huán)16滑過插入的機殼1，可以開啟或多或少的機殼孔；當(dāng)轉(zhuǎn)子盤孔接近開啟的機殼孔時，如果滑動位置合適，氣體可通過。通過這種方法，可以控制壓強和質(zhì)量流。
隨著在車輛內(nèi)的高壓電系統(tǒng)的廣泛引進，外周將逐漸由電動機驅(qū)動而不是直接由內(nèi)燃機驅(qū)動。利用電動機并改變旋轉(zhuǎn)容積式機械相對于發(fā)動機的速度能額外地控制氣流。
類似的機械可用來壓縮其它流體，例如制冷劑。壓縮制冷劑的機械通常指熱泵。熱泵通常以恒速運轉(zhuǎn)，并且在一定的時間段內(nèi)，熱泵停止和啟動多次來控制平均熱量輸出。通過利用滑環(huán)改變開啟的孔的尺寸和位置，使得熱泵改變壓力和熱量輸出成為可能。通過加設(shè)一個變速電動機，不需要“停止和開啟”設(shè)備，可以實現(xiàn)全程加熱和冷卻輸出。使用所述滑環(huán)16的控制系統(tǒng)的進一步后果是通過控制壓縮器出口和/或入口條件來控制膨脹器的入口條件的能力。因此，不僅可以控制速度、壓力和從壓縮器輸出的熱量的參數(shù)，還可以通過控制一個或多個壓縮器出口參數(shù)，直接的控制渦輪膨脹器的膨脹入口條件。
可以理解，膨脹器入口的滑環(huán)也能用作膨脹器入口控制。控制膨脹器入口的益處可能被制冷劑的突然膨脹和噴濺引起的流體性能的降低超過。因此，通過控制壓縮機的流體來直接控制流體有很大的好處，并且利用恒定膨脹孔和寬轉(zhuǎn)子側(cè)盤6逐漸地增加孔區(qū)域以便于穩(wěn)定膨脹。
當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)或滾動活塞機械用作壓縮器時，通過使填充物在壓縮之前重新穿過排氣孔14b，轉(zhuǎn)子4與葉片元件17攔住的流體體積可從完全填充變化至最小填充。在這種情況下增壓器的最大填充是充滿內(nèi)燃機的汽缸所需的預(yù)設(shè)壓力的空氣量，最小填充是在環(huán)境壓力下充滿汽缸所需的體積，或者如果需要部分真空，在所述壓力下所需的體積。
通過具有在滑環(huán)16和轉(zhuǎn)子4之間插入的機殼1，當(dāng)機殼1、滑環(huán)16和轉(zhuǎn)子4上的孔成一直線時，流體能流進或流出機械。
為了維持高的熱力學(xué)效率，制作大約0.02mm數(shù)量級的間隔，由于離心力、慣性力或壓力的作用，所述間隔允許較小的變形。增壓器的壓力約為2巴，燃料電池壓縮機的壓力約為3巴和熱泵的壓力范圍約是15到90巴。
在汽車的使用中，最大轉(zhuǎn)速可能是6000轉(zhuǎn)/分鐘，熱泵的最大轉(zhuǎn)速可能是3600轉(zhuǎn)/分鐘。汽車使用的所述速度和尺寸增加了慣性載荷，并且熱泵具有高壓力負載。所述兩種負載會引起傳統(tǒng)葉片形狀的變形及由此帶來的間隔增大，進而使流體泄漏，造成效率損失。這種情況下，葉片元件17發(fā)生變形以提供最大的抗變形能力，所述變形由慣性和壓力導(dǎo)致。葉片的形狀和相對于機殼的位置以及降低負載的啟動機構(gòu)意味著在葉片下和進入機械時存在流體流動的限制區(qū)域。如果為克服入口流動的限制而增加入口孔的周長，會降低機械的性能。使流體通過葉片元件17進入可以避免任何入口流體限制。因此，葉片構(gòu)件17的形狀提供提高抗慣性和壓力負荷的性能，降低抗入口流體流動的能力。葉片構(gòu)件17具有弓形的端壁17b；橫壁17c，其從所述的端壁17b延伸至可旋轉(zhuǎn)地安裝的端片17d；和頂面17g，所述頂面17d相對轉(zhuǎn)子4是封閉的表面。
當(dāng)所述機械用作增壓器時，體積流由內(nèi)燃機的汽缸的物理尺寸固定，而質(zhì)量流由內(nèi)燃機功率需要所決定。改變增壓器的出口壓力可改變質(zhì)量流。在此情況下，增壓器開始充滿環(huán)境氣體，并且隨著轉(zhuǎn)子4向葉片構(gòu)件17的弓形表面17e旋轉(zhuǎn)，氣體被壓縮。通過使部分氣體在壓縮前排除可以改變壓縮氣體的量(因此其壓力也會改變)。所述過程通過在側(cè)盤6安裝出口23在機殼1上設(shè)置排氣孔14b實現(xiàn)。當(dāng)滑環(huán)16開啟機殼1上的孔14b時，氣體能通過出口23和機殼孔14b從機械中流出。隨著轉(zhuǎn)子4向葉片構(gòu)件17前進，氣體壓力的稍微上升提供必需的低壓以排除空氣。
氣體的出口體積不可能需要改變，因此，沒有必要在出口處設(shè)置滑環(huán)，并且出口孔14a可以固定，壓縮的氣體通過其排除。然而，如果改變出口體積孔的面積是有必要的，滑環(huán)可以通過與用于排氣的滑環(huán)類似的方式安裝。
側(cè)盤6在軸向上相對較長，并且泄漏由壓降、徑向間隔、表面粗糙度、軸向長度和流體的性質(zhì)決定。所述泄漏相對軸向長度和徑向間隔的變化是不敏感的，所述軸向長度和徑向間隔的變化由改變機械的溫度引起，并且不存在由壓力引起的末端載荷。徑向出口的設(shè)計使轉(zhuǎn)子傳遞孔體積隨盤的寬度的增加而增加，同時造成傳遞損失。
通過將側(cè)盤6的徑向截面制成L型，所述機械在盤6(如圖7-8)上帶有徑向出口23’，并且使機殼1環(huán)繞L型輪廓，可以降低該盤的泄漏。側(cè)盤的齒側(cè)隙和操作體積通過盤的出口相互直接連通；因此，兩個流體泄漏的通道是可用的。通過在滑環(huán)和轉(zhuǎn)子之間插入機殼和設(shè)置表面滑動控制，流體和壓強可以通過與如上所述的方法相似的方式得到控制。
所述類型的所有機械的效率主要由泄漏量決定；接觸密封將產(chǎn)生不可接受的高摩擦損失，除非是大機械，其中產(chǎn)生的摩擦比在可接受范圍內(nèi)。采用軸向入口和出口，由熱影響導(dǎo)致的軸向間隙的變化會影響機械的效率，并且在機械的長度上產(chǎn)生限制。這和準確加工、組裝和緊固這些部件、以及所要求的總的間隙低于0.02mm都會造成很大的設(shè)計困難。采用徑向出口和入口，兩個圓型部件的加工方法是容易控制的。共心固定部件的簡便加工方法是在一個部件上設(shè)置內(nèi)襯層或摩擦涂層，例如聚合物材料，所述聚合物材料在旋轉(zhuǎn)時首先摩損，從而得到由熱膨脹造成的最大間隔。
軸向入口和出口及表面滑動控制，需要在將滑環(huán)保持在合適位置，使其旋轉(zhuǎn)，并且完全反抗將其提升脫離表面的壓力。對于徑向滑環(huán)，其直徑與機殼的直徑幾乎一致，所述徑向滑環(huán)自動反抗任何壓力載荷，因此，只需要進行旋轉(zhuǎn)。
對于所述機械，當(dāng)孔隨著機械旋轉(zhuǎn)排成一條直線時，氣體或流體從機械中流出。不需要通常的閥門，并且加工成本降低，可靠性提高。雖然該簡化設(shè)計會存在一些困難。排出機械內(nèi)的流體會在孔上產(chǎn)生壓降，并且額外的壓強是固有的損失。通過增加孔面積，降低所述損失，但從由高壓到低壓傳遞流體的損失增加。對于具有很小壓力損失的徑向出口，傳遞流體的壓力損失是10％。壓力和流體傳遞的損失折衷會導(dǎo)致5％的總損失。采用軸向出口，傳遞損失小但泄漏嚴重，盤邊緣的軸向延伸降低了泄漏出量，但是準確控制軸向間隔需產(chǎn)生5％總體損失。所產(chǎn)生的滑動控制的成本增加的弊端使得該設(shè)計不盡人意。然而，對于內(nèi)燃機的出口，一些車輛的安裝需要使軸向出口變得令人滿意。因此，在某些情況下，軸向及徑向出口和排除物的組合可能是令人滿意的。
參考圖4和圖6的詳細說明，葉片元件17的弧形端面17e和樞軸軸線同軸，并且和機殼1的靜均勻面18e一起構(gòu)成一個密封面。葉片的平面?zhèn)?7f也和機殼形成密封面。杠桿19可能和葉片構(gòu)件17呈一整體或附在葉片元件17上?？蛇x擇的重量減小孔21也被說明。
圖4說明的是機殼中的排出孔14a和排氣孔14b與葉片元件17和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向(箭頭22)之間的關(guān)系。轉(zhuǎn)子未示出。流體入口孔18典型地從葉片元件的端面17e與箱內(nèi)表面3(0°)及排空區(qū)域(孔14b)進一步140°的交叉點延伸40°(但是可選擇地至70°)。出口區(qū)域(孔14a)典型地角度為240°到360°。每一區(qū)域的角度將隨機械尺寸的改變而變化，并且決定于流體壓力損失和流體改變損失的優(yōu)化。
圖5是說明在側(cè)盤6上具有一種類型出口和排氣孔23的轉(zhuǎn)子4的示意圖。為了使作用在轉(zhuǎn)子4兩面的壓力相等和防止軸向末端載荷，設(shè)置一個小的流體傳遞孔26。為了減少轉(zhuǎn)子內(nèi)部固留的流體體積，大的減重孔27和任意其他重量或物質(zhì)減小部件都可能被廉價的輕質(zhì)材料代替或制成中空。
如圖1所示，連接桿28具有一個末端28a，所述末端28a通過與外表面11的軸一致的軸線鏈接至轉(zhuǎn)子4的突出物29；和另一個末端28b，所述另一個末端28b與鏈接軸30上的杠桿19鏈接，以使包括鏈接軸30和外表面11的軸的平面通過葉片元件的頂面17g與外表面11之間的密封接觸區(qū)域。
圖7和圖8是說明轉(zhuǎn)子4的兩個視圖，所述轉(zhuǎn)子4修改成通過L型側(cè)盤6′向轉(zhuǎn)子的一側(cè)提供軸向出口。
圖9-14是說明不同結(jié)構(gòu)的流體流動和流體泄漏流動通道的示意圖。字母C表示流體處于壓縮狀態(tài)的區(qū)域，字母A表示流體處于最低壓力狀態(tài)。圖9和圖10是說明軸向出口和徑向排空圖。圖11和圖12是說明徑向出口和徑向排空的示意圖。圖13和圖14是說明軸向出口和排空的示意圖。
圖9說明充氣壓力大于機械內(nèi)壓力的情況。泄漏進機械的流體可從端隙流下，并通過側(cè)盤6的軸向狹槽直接進入工作體積。另一個入口在突出的L型盤6′的的相對長的徑向間隙更長并在寬盤6上，寬盤6通過壓力相等傳遞孔現(xiàn)對。除機械排空時，圖10和圖9一樣。至低壓區(qū)的泄漏在所述兩盤的相對角長的徑向間隙上。圖11和圖12是說明具有滑環(huán)16的機械的情況，所述滑環(huán)16用于排空和控制質(zhì)量流。圖11和圖12所示的泄縫在兩盤上的相對較長的徑向間隙上。
圖13和14也包含了借助滑環(huán)16的排空控制?？梢岳斫?，泄漏在相對窄的側(cè)盤6′上將很大，并且加長盤將增加傳遞損失。然而，在低壓送風(fēng)機中，所述設(shè)計控制空氣流動是有利的。
在如上所述的增壓器中，當(dāng)機殼的孔(狹槽)被開啟時，從增壓器至發(fā)動機的氣體出口是通孔(或狹槽)。隨著汽油直接噴射(GDI)、強烈燃燒、電驅(qū)動、再生制動和如上所述的增壓器的發(fā)展，內(nèi)燃機可能在不降低性能的條件下進一步縮小尺寸。1.6升的組合發(fā)動機可由500cc發(fā)動機代替。起到1.6升的發(fā)動機的作用的500cc發(fā)動機的尺寸將會產(chǎn)生很小或不生產(chǎn)節(jié)流損。對于小或沒有節(jié)流損失的發(fā)動機，如上所述的增壓器可以通過免除回收節(jié)流損失能力而提高效率。用于從增壓器向發(fā)動機提供流體的轉(zhuǎn)子的排空管或傳遞通道用于儲蓄空氣，所儲藏的空氣旋轉(zhuǎn)時傳遞至增壓器并且使效率損失上升至10％。如果所述傳遞通道只需控制氣壓從環(huán)境壓力向上升，其體積可以減小并且提高增壓器的效率。雖然發(fā)動機設(shè)置一個可選擇的出口；但這必須具有比減少傳遞體積所得到的要小，否則將沒有益處。
一種辦法(圖15-18)是在機殼1內(nèi)側(cè)盤6的平面之間安裝一個或多個閥門。機殼1的內(nèi)表面3彎曲，使傳統(tǒng)的提升閥加工困難且成本高?；善烷y31通常會導(dǎo)致一定的余隙容積(附加損失)和一些回流流體重新流入機械(進一步的附加損失)。彈簧載荷閥在其打開之前需要克服彈力。并且氣體必須以大于發(fā)動機需要的量受壓，進而進一步增加效率損失。
在所述情況下，在簧片閥31允許回流，轉(zhuǎn)子4完全的覆蓋出口孔32，并與機殼的內(nèi)表面非常一致。這將為結(jié)束簧片閥慣性提供時間，用于在任意物質(zhì)流出現(xiàn)之前使其由回流空氣的壓力降克服，輕微的彈簧載荷有助于進一步結(jié)束。
因此進入發(fā)動機集氣管的機殼出口通道由增壓器機殼上的移動閥門代替，當(dāng)增壓器內(nèi)的壓力升高并超過發(fā)送機集氣管內(nèi)的壓力時，所述移動閥門打開。轉(zhuǎn)子4的傳遞通道23體積減小，為增壓器的入口的回流流體提供足夠的體積和壓力降，使之僅回流至增加器入口。
圖15是說明簧片閥(可能安裝一個、兩個或多個)的位置示意圖。圖16是說明具有典型的簧片閥位置。圖17是說明具有加固梁33的改進的葉片元件17的示意圖。圖18是說明滑環(huán)16和一些排氣孔14b的示意圖。
可以理解，從以前所述及出口閥門推理來看，相同的內(nèi)容可以應(yīng)用于熱泵的制冷劑的壓縮過程。
然而，以上尺寸減小用于給定的功率輸出的所述發(fā)動機的結(jié)構(gòu)具有最大功率輸出。所述的最大輸出功率由在最低功率輸出要求下沒有節(jié)流的需要所限制。汽車發(fā)動機的大部分功率用來加速?，F(xiàn)在的車輛具有較大的發(fā)動機以加速更快，但是這意味著在低功率時存在更大的節(jié)流和更低的功率。對于目前傳統(tǒng)車輛的重量，所述的發(fā)動機結(jié)構(gòu)具有足夠的功率使其在8～10秒內(nèi)從0千米/小時加速至100千米/小時。而要使加速時間更少，則需要更大的功率。這可以由電動機或更高功率的大發(fā)動機來提供，但是高功率發(fā)動機會出現(xiàn)低功率時發(fā)動機節(jié)流，并且需要回收以避免損失。如果所述增壓器是設(shè)計用于較大的發(fā)動機尺寸，并且也回收節(jié)流損失，在高的發(fā)動機入口集氣管真空條件下，帶有傳統(tǒng)的間隙的結(jié)合部件之間泄漏掉的空氣量將占大尺寸發(fā)動機集氣管中空氣量的很大比例。降低齒側(cè)隙會增加加工成本。一個可選方案是提供多增壓器/節(jié)流損失加收渦輪，所述可選方案可以減小齒側(cè)隙，同時降低延伸的節(jié)流損失回收帶來的復(fù)雜性和成本。如果兩個增壓器/渦輪用于向一個發(fā)動機提供氣體并且只有一個發(fā)動機在低功率情況下應(yīng)用，余隙容積減少了一半，并同時提供了發(fā)動機的入口集氣管真空條件。
本發(fā)明提供了一種通過用兩個或更多的增壓器/節(jié)流損失回收渦輪向內(nèi)燃機提供氣流的方法，提供的氣流壓力范圍從增壓器的壓力到環(huán)境壓力。建議使用兩個或更多的增壓器/渦輪機的組合，所述增壓器/渦輪機帶有內(nèi)燃機和廢氣渦輪。熱交換器用以改變進入內(nèi)燃機的氣體溫度。廢氣渦輪可驅(qū)動壓縮機或發(fā)電機或兩者。使構(gòu)件的組合得到高效利用的啟用技術(shù)是所述類型的增壓器/渦輪的使用，并將如上所述的兼容特征合并。所述的兼容特征定義為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員合并于一起的特征。例如總體的效率或加工成本可決定是否安裝簧片閥。
增壓器的氣流控制使增壓器的輸送壓力從高于環(huán)境壓力變化至低于環(huán)境壓力。如果有兩部增壓器，只有一臺發(fā)動機提供氣體并控制使其為發(fā)動機提供環(huán)境傳輸壓力，發(fā)動機具有氣缸和處于環(huán)境壓力下的入口集氣管。如果阻止從一個增壓器提供的氣體進入發(fā)動機，則氣流的體積將減半，并且氣缸和入口集氣管的壓力減小至大約38KPa。(發(fā)動機的和兩增壓器相互的或直接)增壓器由發(fā)動機、和相互、或直接由發(fā)動機單獨地驅(qū)動；如果為發(fā)動機提供氣體的增壓器之一被單獨的驅(qū)動，諸如電動機，其相對發(fā)動機的速度會減小，并且因此產(chǎn)生較低的輸送壓力。不向發(fā)動機提供氣體的增壓器可設(shè)置成環(huán)境壓力，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此，使空氣循環(huán)進出大氣而沒有任何壓力上升或起作用，否則氣體將是不連續(xù)的。
增壓器的葉片構(gòu)件17通過往復(fù)運動啟動。這將產(chǎn)生一個不平衡的力。初始的非平衡力可以平衡，所剩余的第二個力能接受的低。然而，設(shè)計的轉(zhuǎn)子的偏移量越大和速度較高，需要對第二個非平衡力進行平衡。這可以通過給增壓器加兩個連接件臂(平衡臂)來實現(xiàn)。為發(fā)動機提供雙增壓器的后果是對其進行定位的能力，以使非平衡力方向相對，因此，消除了安裝連接平衡臂的必要。然而，安裝的需要可能意味著不能把兩個或更多的增壓器放置在平衡的最佳位置，當(dāng)多個增壓器用于消除任意一對非平衡力時進行平衡環(huán)是必需的。
圖19是說明具有兩個增壓器/回收節(jié)流損失的渦輪42(如前面所述)的發(fā)動機41的頂部示意圖，所述渦輪42的其中之一通過閥門43連接至發(fā)動機入口集氣管44。圖20是說明具有四個增壓器/渦輪42的發(fā)動機41的前部示意圖。圖21是說明具有兩個增壓器/回收節(jié)流損失的渦輪42按照另一種方法布置的發(fā)動機41前部的另一個示意圖。圖22是說明具有兩個增壓器/回收節(jié)流損失的渦輪42的另一種方法布置的發(fā)動機41的前部示意圖。圖23是說明閥門43的典型橫截面圖，所述閥門43是用來控制從增壓器/渦輪機42到發(fā)動機入口集氣管44的氣流方向。圖24是說明將氣流從增壓器/渦輪機42引導(dǎo)至大氣的閥門43的示意圖。圖25是說明輸送管46的一部分和典型的閥門43的示意圖，所述述閥門43用于控制從增壓器/渦輪機42到發(fā)動機入口集氣管的氣流方向。圖26是說明將氣流從增壓器/渦輪機42引導(dǎo)至大氣的閥門43的示意圖。圖27是說明典型的連接平衡臂51，52和固定臂53的示意圖。圖28是說明另一種平衡布置方式的典型連接平衡臂54，56。
示意圖19～22只介紹了許多可能結(jié)構(gòu)中的四種。增壓器/渦輪機的位置將受車輛的安裝需要、增壓器的驅(qū)動類型和位置以及中間平衡需要的影響。
圖23和24是說明閥門43的典型橫截面圖，所述閥門43將氣流從增壓器/渦輪機42傳遞至大氣或發(fā)動機入口集氣管44。許多通常的閥門都能實現(xiàn)該目的。閥門的主要作用是提供具有最小空氣動力學(xué)和熱力學(xué)損失的流體并為來自發(fā)動機集氣管和增壓器/渦輪的氣體的進出口提供密封。所示閥門可能是最容易加工并成本最低的。上述閥門是圓形和管狀的并且具有相當(dāng)大的周長以便于密封，并且需要向前和向后旋轉(zhuǎn)約130°。
圖28所示的增壓器/渦輪界具有兩個相互連接的平衡臂54和56，所述平衡臂54和56為任意第二非平衡力提供平衡。從成本和與第二非平衡面的緊密接觸來看，將一個臂安裝在連接桿中心而另一個安裝在葉片元件的樞軸上是非常方便的。圖27是說明可供選擇的位置用于定位一個平衡臂末端之一。
一個或多個所述的用作增壓器的機械可用來回收節(jié)流損失，如美國專利NO.6,226,986所述，轉(zhuǎn)子通過環(huán)境和入口集氣管的壓差進行驅(qū)動。所述機械可操作地連接至能消耗設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的機械的優(yōu)選實施例提供了提高增壓模式和回收節(jié)流損失渦輪模式的壓縮機的效率的方法。所述機械的應(yīng)用延伸到柴油發(fā)動機的充氣和排氣處理。
迷宮式密封在技術(shù)上是眾所周知的，并且當(dāng)一部分和另一部分緊密接觸時能降低氣體和蒸汽的流動。在這種情況下(如圖29～31所示)，轉(zhuǎn)子4的頂端和結(jié)合面3緊密接觸。通過在轉(zhuǎn)子4和可選擇地在側(cè)盤6上形成迷宮式密封61，并且擴展活塞頂部的拖尾側(cè)和頭部的弓形距離，活塞和機殼之間以及暫時活塞和鉸接的葉片之間的流體泄漏減小。如果迷宮式密封在側(cè)盤外圍的四周形成，泄漏穿過側(cè)盤外圍的長度將被減小。如果凹槽的寬度x和凹槽的深度相等并且凹槽之間的翅片的寬度于凹槽的寬度，迷宮式密封是最有效的。迷宮式密封的角度α典型為40°，如圖30所示。
現(xiàn)代柴油發(fā)動機被察知會產(chǎn)生太多的氮氧化物和太多的顆粒物質(zhì)，所述顆粒物質(zhì)從柴油機的排氣中進入大氣。柴油機通常是壓燃式發(fā)動機。發(fā)動機的壓縮比率決定于在冷天產(chǎn)生足夠的壓縮溫度以啟動發(fā)動機的需要。當(dāng)發(fā)動機達到運行溫度，啟動所需的高壓可以降低并且將降低氣缸內(nèi)的壓力。隨著氣缸的壓力降低，發(fā)動機材料的疲勞壽命將提高，因此，相對于具有相同疲勞壽命的發(fā)動機，該發(fā)動機可制造得更輕。
通過利用所述類型的增壓器，為發(fā)動機提供可變的升壓，使所述發(fā)動機提供冷啟動和通常運轉(zhuǎn)的壓力條件。上述增壓器通過排氣孔或發(fā)動機的集氣管的出口孔傳送氣體的能力意味著上述出口之一可能用于直接向排氣系統(tǒng)提供氣體，以用來處理廢氣排放。一種可能的廢氣處理是吸收氮化物和顆粒隨后使其燃燒，為所述目的提供加壓氣體是最合適的。
圖32是說明提供氣體以用于廢氣處理的排氣孔14b的示意圖。圖33是說明提供氣體以用于廢氣處理的排出孔14a的示意圖。
當(dāng)轉(zhuǎn)子4繞軌道旋轉(zhuǎn)時，從排氣孔14b推出的氣體進入排氣系統(tǒng)以提供氧用于處理廢氣。如果空氣提供壓力要求低，諸如高于大氣壓20kPa，將氣體的壓力提升至達到排氣系統(tǒng)的壓力的效率將相當(dāng)高大約是80％，但是，因為這種類型的壓縮器類似不具有內(nèi)部壓縮的羅茨壓縮機，如果所需壓力高于大氣壓諸如100kPa，功率大約是40％。因此，對于較高的壓力，從機械的集氣管出口側(cè)提供氣體是更有效的，因為存在內(nèi)部壓縮為氣體增壓，壓縮功率接近90％。
通過合并控制泄漏流的迷宮式密封，減小高低壓區(qū)域的泄漏，從而提升機械的功率。
在所述機械中，與葉片元件17有關(guān)的繞軌道運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子4的位置總是改變的。轉(zhuǎn)子4的表面11上的單點總是掃過機殼1的內(nèi)腔或著葉片元件的頂部。機殼1和轉(zhuǎn)子4之間的流體泄漏由兩構(gòu)件之間的間隙、間隙的周長和任意迷宮式密封效果來控制。葉片構(gòu)件和轉(zhuǎn)子之間的泄漏主要由間隙和間隙的周長控制。因為葉片頂端半徑在與轉(zhuǎn)子面11相對的方向上彎曲，而機殼面3向著在和轉(zhuǎn)子面11相同的方向上彎曲，所以葉片構(gòu)件和轉(zhuǎn)子之間的間隙的周長比機殼和轉(zhuǎn)子之間的間隙的周長小。轉(zhuǎn)子、機殼和葉片元件之間的最小狹縫的尺寸由考慮熱膨脹和偏差的需要決定，所述偏差是由構(gòu)件的操作應(yīng)力造成。尋找增加葉片構(gòu)件和轉(zhuǎn)子之間的間隙的周長的方法和降低熱和構(gòu)件載荷偏差的影響將是值得的。
在本發(fā)明的實施例中(圖34-41)，與機殼和葉片緊密接觸的轉(zhuǎn)子部分4a直徑減小，在所述直徑減減小的部件4a內(nèi)部安裝支撐件(未示出)，在支撐件的外直徑設(shè)置環(huán)形的外部件4b和附屬件71，環(huán)4b附于葉片元件17。支撐件允許環(huán)4b的附屬件和葉片元件17相對旋轉(zhuǎn)。因為它們之間的旋轉(zhuǎn)，環(huán)或外部轉(zhuǎn)子部分4b能在葉片構(gòu)件17的所在位置變形成彎曲凹槽72，以提供葉片構(gòu)件的頂端面17g和環(huán)之間圓周間隙長度。環(huán)4b和機殼1之間的間隙通過支撐件和環(huán)的安裝基本不能有大的改變。
在整個環(huán)的周圍產(chǎn)生迷宮式密封可能會減小環(huán)和機殼之間的泄漏。
另外或作為迷宮式密封代替物，在環(huán)的外表面涂有覆蓋材料73、74，如圖44或45所示。覆蓋涂敷層73、74可能是類似于車輛的輪胎一樣的橡膠。熱膨脹和機械應(yīng)力偏差量可能低于200微米，因此，覆蓋涂敷層73、74被壓縮200微米的量是足夠的；構(gòu)件可能裝配有這樣的固定壓縮。如圖44和圖45所示，覆蓋涂敷層73、74設(shè)有軸向凹槽75，所述軸向凹槽75提高了涂敷層的變形度。圖44中，每一個凹槽75具有一個陡峭的側(cè)壁75a和逐漸傾斜的側(cè)壁75b。
具有連接至葉片構(gòu)件17的外部轉(zhuǎn)子件4b的布置在環(huán)形件4b和機殼外轉(zhuǎn)子部分4b之間產(chǎn)生滾動運動，并且與所述運動相關(guān)的的機械損失和車輪的滾動阻力損失類似，并由覆蓋涂敷層的循環(huán)壓縮造成。所述損失比通過降低泄漏獲得的功率小。葉片頂端和環(huán)之間的聯(lián)系是滑動運動，并且如果不是正向間隙所述運動會產(chǎn)生一些摩擦；間隙的周長的增加和在該點提供迷宮式密封的可能性會將大大減小該點的泄漏。
圖40是說明帶有固定附件71和沿著葉片頂端曲線的局部凹槽72的環(huán)形外部件4b的示意圖。圖41是說明葉片元件17的示意圖。圖37是說明環(huán)和葉片元件的裝配的示意圖。圖39是說明去掉一個盤的內(nèi)轉(zhuǎn)子部件4a的示意圖。圖36是說明葉片構(gòu)件、環(huán)、內(nèi)部件和環(huán)支撐件4c的裝配的示意圖。圖35是說明圖36所示的裝配基礎(chǔ)上再安裝上機殼1的裝配的示意圖。圖38是說明帶有兩個側(cè)盤6的內(nèi)轉(zhuǎn)子部件4a的示意圖。圖34是說明在圖35所示的裝配基礎(chǔ)上再安裝上側(cè)盤6和末端蓋73的裝配示意圖。圖42是說明兩個單元相互關(guān)聯(lián)布置的示意圖。圖43是說明可代替圖42中的布置方式布置的示意圖。
如圖36所示，隨著活塞的旋轉(zhuǎn)，距機殼孔最近的環(huán)4b的位置隨偏心內(nèi)部4a旋轉(zhuǎn)，環(huán)受其與葉片元件17連接的限制，以在葉片元件17所限定的范圍內(nèi)移動，所述葉片元件17繞至機殼1的連接和旋轉(zhuǎn)部分4a的偏軸的中心旋轉(zhuǎn)。
圖42是說明旋轉(zhuǎn)葉片元件17處的兩個單元的結(jié)構(gòu)的示意圖，兩單元可能是一個組件，并且來自兩個彈簧運動的作用在連接至機殼的單軸承上的應(yīng)力可能相互抵消，并且大大減小了承壓應(yīng)力。圖43是說明兩個單元的另一種布置的示意圖，所述布置中葉片至機殼旋轉(zhuǎn)承壓應(yīng)力大于圖42所示的情況。
圖46和圖47是說明組合的壓縮機81和渦輪機82的示意圖，所述壓縮機81和渦輪機82都是由如上所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械組成。每一個單獨的壓縮機或渦輪機都具有基本非平衡力，并需要通過每個機械上的受力連接或者用相互抵消的非平衡力操作兩個機械進行平衡—如上所述的汽車增壓器的應(yīng)用。
對于汽車增壓器/回收節(jié)流損失機械，所述機械一次只起到一種作用，而不是同時起到兩種作用。對于熱泵，壓縮和膨脹是同時執(zhí)行的。
通過將壓縮機軸承中心軸在與渦輪膨脹器的中心軸相對的方向上偏離旋轉(zhuǎn)中心，單元可以被平衡，如圖47所示。這對熱泵是特別有用的，并且可對增壓器提供更大的靈活性。
如圖46所示的另一個附件是滑環(huán)83。所述滑環(huán)38對于熱泵來說充當(dāng)與增壓器中滑環(huán)16相同的作用，即，它可使壓縮的流體流量在任意速度或壓力下改變。因為隨加熱或冷卻的變化，滑環(huán)可以滿足該需要并且同時保持穩(wěn)定的速度和傳遞壓力，所以上述特征對熱泵是特別重要的。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)容積式機械，包括機殼，其具有圓柱形內(nèi)表面，所述內(nèi)表面劃定操作室；操作室內(nèi)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子被安裝以繞操作室軸線做軌道運動，所述操作室軸線是所述內(nèi)表面的軸線，所述轉(zhuǎn)子具有圓柱形的外表面，所述操作室軸線穿過轉(zhuǎn)子，所述外表面的母線接近所述內(nèi)表面，并且完全相反的母線與所述內(nèi)表面隔開。葉片元件，所述葉片元件安裝在機殼上并且是繞平行于操作室軸線的旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的，所述葉片元件安裝在機殼中流體入口/出口孔內(nèi)，葉片元件具有通道，所述通道在殼的外部和操作室之間連通，所述葉片元件具有弓形表面，所述弓形面與所述旋轉(zhuǎn)軸共軸，并且該弓形面具有的長度大體上與轉(zhuǎn)子的長度相等，葉片元件具有末端表面，所述末端面從所述弓形面的各個側(cè)端向樞軸線延伸，并且葉片元件具有緊臨轉(zhuǎn)子的頂端面，所述表面相對機殼孔和轉(zhuǎn)子的對應(yīng)面是密封表面；和連接件，其將葉片元件與轉(zhuǎn)子連接，以使葉片元件的頂端面與轉(zhuǎn)子的外表面保持密封接觸，該連接件通過鉸鏈被連接于葉片元件，以使包括鉸鏈軸線和所述外表面的軸線的平面通過密封接觸區(qū)域，所述鉸鏈具有鉸鏈軸線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，在轉(zhuǎn)子的各個末端包括一對盤，所述盤與繞軌道運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子同步繞操作室軸線旋轉(zhuǎn)，并劃定操作室的各個末端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中至少盤之一形成遮蔽物，所述遮蔽物覆蓋機殼的至少一個入口/出口，所述遮蔽物具有至少一個通道，所述通道帶有位于操作室內(nèi)的第一末端和位于操作室之外的第二末端，所述第二末端隨遮蔽物的旋轉(zhuǎn)周期性地重疊所術(shù)入口/出口部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中所述通道的第二末端位于遮蔽物的周邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，所述的通道是在內(nèi)表面和遮蔽物周邊打開的狹縫形式。
6.根據(jù)任意權(quán)利要求3至5所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中多個所述的通道在圓周方向連續(xù)地布置。
7.根據(jù)任意權(quán)利要求3至6所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中多個所述的入口/出口在圓周方向連續(xù)地布置。
8.根據(jù)任意權(quán)利要求1至6所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中所述機殼具有多個流體入口/出口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其包括可選擇地關(guān)閉流體入口/出口的工具。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中所述關(guān)閉工具包括滑環(huán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中所述滑環(huán)是圍繞機殼周圍延伸的環(huán)的形式。
12.根據(jù)任意上述權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中所述機殼內(nèi)的孔從與葉片元件的弓形表面對應(yīng)的表面延伸，從0°到70°的角度范圍，例如40°。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，用作壓縮機，其中流體通過葉片元件內(nèi)的通道進入，并且機殼從所述孔的末端開始在140°的角度范圍內(nèi)至少具有一個排氣孔。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中機殼在240°到360°的角度范圍內(nèi)至少具有一個排出孔。
15.根據(jù)任意上述權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中機殼至少具有一個設(shè)有篝片閥的排出孔。
16.根據(jù)任意上述權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中轉(zhuǎn)子的外表面具有軸向槽，所述軸向槽在轉(zhuǎn)子與機殼之間形成迷宮式密封。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中槽的深度大體與槽寬度相等。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中相鄰的槽之間限定一個翅片，所述翅片的寬度小于槽的寬度。
19.根據(jù)任意上述權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中轉(zhuǎn)子包括旋轉(zhuǎn)內(nèi)部和非旋轉(zhuǎn)外部。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中葉片元件的內(nèi)端容納于轉(zhuǎn)子外部的外表面上的狹槽內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中轉(zhuǎn)子的外部的外表面具有覆蓋材料的涂層，如橡膠。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中涂層具有軸向延伸槽。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中端槽具有一個傾斜側(cè)壁和一個逐漸傾斜的側(cè)壁。
24.根據(jù)任意上述權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中所述連接件包括連桿，所述連連桿的一個末端在與所述外表面軸線相一致的軸線上鉸接至轉(zhuǎn)子的突出物上，并且另一端所述鉸鏈軸線上鉸接桿臂，所述桿臂固定有葉片元件，并且可繞所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的旋轉(zhuǎn)容積式機械，其中連接件進一步包括設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子突出物和旋轉(zhuǎn)軸之間的平衡環(huán)。
26.一種發(fā)動機系統(tǒng)，其包括內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機具有入口集氣管；和與入口集氣管相連的如權(quán)利要求1～25任意一項所述的至少一個機械。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中至少兩個所述的機械與入口集氣管相連。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中至少一個所述機械通過閥門與入口集氣管相連，所述閥門可選擇地引導(dǎo)來自所述一個所述機械的氣流至入口集氣管或至大氣。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中一對所述機械的布置方式使非平衡力與另一個方向相反。
30.根據(jù)任意權(quán)利要求26至29所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中至少一個所述機械與能量消耗設(shè)備相連，并且所述機械的轉(zhuǎn)子可以由環(huán)境空氣和入口集氣管的空氣之間的壓差來驅(qū)動。
31.根據(jù)任意權(quán)利要求26至30所述的發(fā)動機系統(tǒng)，進一步包括廢氣渦輪，優(yōu)選地驅(qū)動壓縮機和/或發(fā)電機。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的發(fā)動機，其中廢氣渦輪由權(quán)利要求1至25中除13和14之外的機械組成。
33.一種熱泵，其包括壓縮機和膨脹器，所述壓縮機和膨脹器至少其中之一由根據(jù)權(quán)利要求1至25任意一個所述的機械構(gòu)成。
34.一種組合式壓縮機和膨脹器，其包括根據(jù)權(quán)利要求1到25任意一個所述的機械，所述兩個機械的機殼首尾相連，并且具有公共軸線，并且所述兩個機械的轉(zhuǎn)子可操作地與軌道同步連接。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的組合式壓縮機和膨脹器，其中兩種機械的轉(zhuǎn)子軌道相對公共軸線在相反方向上偏移。
全文摘要
機殼(1)，其具有用來劃定操作室的圓柱形內(nèi)表面(3)。轉(zhuǎn)子(4)，其繞操作室軸線作軌道運動，所述軸線是所述內(nèi)表面(3)的軸線。轉(zhuǎn)子(4)具有圓柱外表面(11)，與內(nèi)表面(3)相鄰的母線，完全相對的母線與內(nèi)表面(3)分離。葉片元件(17)，其安裝于機殼(1)并且可繞與操作室軸平行的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述葉片元件容納于機殼的流體入口/出口孔內(nèi)，該葉片元件具有使機殼外部和操作室連通的通道(17a)。葉片元件(17)具有與旋轉(zhuǎn)軸共軸的弓形表面(17b)，至旋轉(zhuǎn)軸的端面(17b)和從弓形表面(17b)的各自側(cè)端突出端面(17c)，和與轉(zhuǎn)子(4)相鄰的頂面(17g)，這些表面(17b、17c、17g)對于孔(18)和轉(zhuǎn)子(4)對應(yīng)表面是密封面。連接件(28)，其將葉片(17)連接到轉(zhuǎn)子(4)以使項面(17g)與轉(zhuǎn)子的外表面(11)密封接觸，連接件通過具有鉸鏈軸線(30)的鉸鏈與葉片元件相鉸接，以使包括鏈接軸線(30)和外表面(11)的軸線的表面通過密封接觸區(qū)。
文檔編號F01C1/46GK1694997SQ03802256
公開日2005年11月9日 申請日期2003年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月17日
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