CN102220901A - 转式燃烧设备 - Google Patents

Abstract

一种燃烧设备，具有罩壳，该罩壳包括内表面，内表面限定至少一个室、转子、转子轴、进气轴、排气轴和传动机构。该室包括进气阀口和排气阀口，并且转子轴在一端耦合至齿轮并且具有由转子中的开口所容纳的至少两个相对的平坦表面。进气轴和排气轴用齿轮连接至转子轴，并且进气轴和排气轴中的每一个都具有至少一个与进气阀口和排气阀口对准的开口。传动机构选择性地控制开口与阀口对准的持续时间。可利用两个或多个转子以产生更多动力并减少振动。

Description

转式燃烧设备

技术领域

本发明一般涉及利用转式燃烧结构的发动机，更具体地，涉及具有转子以及具有有效等径室和可变阀门定时的室布置的转式发动机。

背景技术

已经提出了多种设计以利用室和转子作为压缩机、发动机和测量装置。例如，McMillan的美国专利No.1,686,569描述了一种转式压缩机；此外，Feyens的美国专利No.1,802,887涉及一种转式压缩机；并且Luck的美国专利No.3,656,875也描述了一种转式活塞压缩机。

Dieter的美国专利No.3,690,791关于具有径向可移动转子的转式发动机。该转式发动机包括中空罩壳，该罩壳中具有不规则的但大体呈圆柱形的腔和以偏心的关系轴颈穿过上述腔的轴。罩壳的曲面壁限定腔并在腔周围延伸，从轴的旋转轴线的半径距离逐渐地增加或减少，然而，位于前述的轴线的所有直径的相对端点处的腔的所有工作曲面壁部分之间的间隔是恒定的。椭圆形的转子安装在腔内的轴上，用于随着轴旋转，并用于沿着在转子顶点之间延伸的线，径向地移动离开轴的旋转轴线，而燃料混合物和废气副产品的入口和出口以及燃料混合物的点火装置在腔的外周周围间隔开。并且，转子和轴限定转式组件，该转式组件具有通过其的轴向延伸的空气通道，该通道开口穿过罩壳的相对的端部，罩壳具有由转式组件的一端承载的空气叶片结构，该空气叶片响应于组件的旋转，可操作用来抽运冷却空气穿过空气通道。

此外，van Michaels的美国专利No.4,519,206描述了一种多燃料转式动力装置，该动力装置使用气体活塞、椭圆压缩机、内部冷却热力循环器以及从煤和木炭获得的浆型胶体燃料(slurry type colloidalfuel)。这些转式动力装置被设计用于一般性应用，例如用于大工业压缩机、汽车、电站、船舶以及喷气发动机的发动机。

Lew的美国专利No.5,131,270涉及滑动转子泵运动力计(rotorpump-motor-meter)，其用于产生并测量流体流动并从流体流动产生动力。该设计包括圆柱形腔和分隔构件的两个联合体，该分隔构件可绕旋转轴线旋转地放置在圆柱形腔内，该旋转轴线与圆柱形腔的几何中心轴线平行且偏离。分隔构件延伸跨过平面上的圆柱形腔以及转式运动连接部，在所有的旋转运动的情况下该平面包括旋转轴线，而运动连接部用于以这样的方式连接两个分隔构件的旋转运动，即在旋转运动中，在两个分隔构件之间保持90度的相角差。移动通过两个圆柱形腔并跨过每个平面(包括在上述两个圆柱形腔的每一个中的几何中心轴线和旋转轴线)的流体与两个分隔构件的旋转运动相关。

尽管对于发动机的多种设计利用转子而不是活塞，对于这种设计的挑战依然存在。例如，转式发动机通常比活塞发动机效率低，并且包括往复运动，使得这种发动机的制造和维修更为复杂。由于由转子的旋转产生的离心力，现有设计还易于振动。此外，由于连续旋转的转子限定了空气和燃料的进入量，因而相关设计通常不提供对转式发动机引入的空气和燃料的选择性控制。

因此需要这样一种转式发动机，即，其与现有发动机相比，燃料效率高、产生更多动力、更容易制造、提供对空气和燃料进入量更多控制并且表现出更小的振动。

发明内容

根据本发明的一个实施方案，提供了一种转式发动机，包括：大体上圆柱形的罩壳，该圆柱形罩壳具有外表面和内表面，内表面限定至少一个室，该室具有恒定的直径、关于原点的中心变化的半径、进气阀口和排气阀口；转子，其具有旋转轴线和细长的开口、第一端部和第二端部，其中第一端部和第二端部与内表面可旋转且密封地接触；以及转子轴，具有一个端部，该端部可滑动地容纳在转子的细长开口中。

根据本发明的另一个实施方案，提供了一种转式发动机，包括：圆柱形罩壳，其具有至少两个端壁、外表面以及内表面，该内表面限定了具有进气阀和排气阀的室；第一轴，其具有至少两个相对平坦表面、第一端部和第二端部；装置，用于产生燃烧力(combustive force)，该燃烧力来自于对由进气阀口所接收的燃料和空气的点燃；至少一个转子，具有第一端部、第二端部和细长的开口，该细长开口适于可滑动地容纳第一轴的平坦表面，其中转子可有效地响应于燃烧力而进行旋转，并且转子的第一端部和第二端与罩壳的内表面部可旋转且密封地接触；第二轴，具有在其内横向延伸的至少一个开口、第一端部和第二端部，其中第一端部可旋转地安装在罩壳的端壁上，并且开口可在室的排气阀附近定位；第三轴，具有在其内横向延伸的至少一个开口、第一端部和第二端部，其中第一端部可旋转地安装在罩壳的端壁上，并且开口可在室的排气阀附近定位；以及装置，用于旋转第二轴和第三轴，以分别将第二轴和第三轴中的开口同进气阀口和排气阀口以交互的方式对准。

附图说明

图1是根据本发明一个实施方案提供的转式发动机的剖视图；

图2A是产生图1中所示的转式发动机的转子罩壳的内表面形状的方法的平面视图；

图2B是图2A产生的内表面视图；

图2C是根据可选的产生方法形成的内表面的视图；

图3A是根据本发明一个实施方案提供的转子轴的等距视图；

图3B-3E是根据本发明一个实施方案提供的具有多个轴承的转子轴的顶视图、侧视图和相应的剖视图；

图4A是根据本发明一个实施方案提供的转子轴的等距视图；

图4B-4E是根据本发明一个实施方案提供的具有多个轴承的转子轴的顶视图、侧视图和相应的剖视图；

图5A是根据本发明一个实施方案提供的转子轴的等距视图；

图5B-5E是根据本发明一个实施方案提供的具有多个轴承的转子轴的顶视图、侧视图和相应的剖视图；

图6A是在根据本发明实施方案中提供的、在开启配置中的转式发动机的阀的剖面图；

图6B是在根据本发明实施方案中提供的、在封闭配置中的转式发动机的阀的剖面图；

图7是在根据本发明的实施方案中提供的转子轴和两个阀轴的等距视图；

图8是示出了根据本发明的实施方案提供的具有阀密封件的阀轴开口的阀轴的侧视图。

图9A是根据本发明另一实施方案提供的转式发动机的局部顶视图，其示出了转子轴、两个阀轴和间歇旋转齿轮；

图9B是图9A的转式发动机的局部前视图；

图10A-10C是根据本发明另一个实施方案提供的间歇旋转齿轮的一组局部前视图；

图11是根据本发明一个实施方案提供的转子轴的侧视图；

图12是根据本发明另一个实施方案提供的两个转子的侧视图；

图13是图11中的转子的顶视图；

图14是根据本发明另一个实施方案提供的转式发动机的剖视图；

图15是根据本发明另一个实施方案提供的转子的侧视图；

图16A-16P是根据本发明一个实施方案提供的转式发动机的一组剖视图，并示出了工作循环；

图17A-17E分别是根据本发明的可选实施方案形成的转子和轴配置的等大视图、前侧视图、第一端部剖视图、第二侧视图以及第二端部剖视图；

图18A-18C是利用图17A-17E中的转子和轴配置的转式发动机的可选实施方案的一组剖视图；

图19A-19C示出了与分节器或伺服马达结合的正齿轮布置；

图20A-20C示出了进气阀和排气阀的启动(actuation)的另一个实施方案；

图21-23示出了转子配置的可选实施方案；

图24是应用到罩壳的密封垫的示图；

图25是与圆形的端部密封结合的转子的可选实施方案；

图26示出了根据本发明形成的转子罩壳和转子的可选配置；

图27-32示出了转子配置的可选实施方案；

图33和图34A-34C示出了转子轴的可选实施方案；

图35和图36A-36B示出了阀轴的可选布置；以及

图37-38示出了可选的阀密封件配置。

具体实施方式

在下面的描述中，为了提供对多个公开实施方案的全面理解，选定了一些特定的细节。然而，相关领域的技术人员应该认识到，在没有这些特定细节中的一个或多个、或者利用其它方法、部件、材料等的情况下，实施方案也能实现。换句话说，为了避免实施方案描述中不必要的模糊，没有对与发动机部件和其它装置相关的已知结构或部件或结构部件进行详细地示出或描述，包括但不限于点火装置、分配装置(distributordevices)、蒸汽发生器或冷凝器。

除非上下文需要，否则，以下说明书和权利要求中的词语“包括”及其变体，例如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”均可被解释为开放的、包括的含义，也就是说，当成“包括，但不限于”。

关于贯穿本说明书中的“一个实施方案”或“实施方案”，是指与实施方案相关描述中的特定的特征、结构或特性包括在至少一个是实施方案中。因此，在贯穿本说明书多处出现的短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”并不必须是指相同的实施方案。此外，在一个或多个实施方案中，特定的特征、结构或特性可以以任意合适的方式结合。

对于贯穿本说明书中的“膨胀”，“燃烧”“膨胀循环”或“燃烧循环”并不旨在表示限制的意思，而是旨在涉及任何这样的循环或阶段，即，该循环或阶段表现出膨胀或燃烧特性，或描述将空气和燃料转变成能量，或空气和燃料在该循环或阶段中点火。此处所使用的“流体”包括液体、气体以及液体和气体的混合物。

在图1中示出的一个实施方案中，所示出的设计提供转式发动机120，其由七个主要部件组成：转子轴10，至少一个转子20，转子密封件30、32，转子罩壳40，转式进气阀70，转式排气阀80以及如图7所示的转式阀齿轮90、92。齿轮90、92可以包括正齿轮或本领域技术人员公知的其它间歇传动机构。

如图2A所示，一组点42确定图1中所示转子罩壳40的内表面50的独特轮廓。点42一般是由线段44的端点产生的，线段44的长度与转子20的长度相等。线段44的其它端点描绘出了曲线46，其形成内表面50的一段轮廓。转子轴10的旋转中心和转子20的旋转中心是原点16。转子罩壳40的内表面50相对于原点16具有可变的半径，但却具有恒定的直径，该直径与转子20的长度相对应。转子罩壳40的内表面50的半径是从内表面50的原点16到转子罩壳40的内表面50上的点42的距离。当转子20在转子罩壳40内绕原点16旋转并滑动时，由转子罩壳40的内表面50和转子20所限定的半径将连续地变化。任意两个相对的半径加在一起将等于转子20的长度，并因此等于转子室52的直径。

如图2B所示，确定转子罩壳40的内表面50的形状的曲线46可以是圆、抛物线、椭圆或满足上述关系并带来转式发动机120的预期性能的任意其它曲线的弦或线段。曲线46的形状确定了转子罩壳40的内表面50的形状，其中内表面50与转子20的形状一起确定图1中所示的室52的形状。

如图1所示，内表面50以及转子罩壳40的至少两个端壁60形成两个转子室52、54。空气-燃料混合物在转子室52中发生燃烧，因而转子室52的形状确定燃料燃烧效率并因此确定转式发动机120的燃料效率。为了获得最高效的燃烧，不同燃料可能需要不同形状的转子室52、54。

参照图2A和2B，原点16的中心也是第一轴41和垂直于第一轴的第二轴43交叉的位置。如图1所示的转子罩壳40的内表面50不关于第一轴41对称，并且不需要关于第二轴43对称。如图2A所示，第一轴41和第二轴43均延伸穿过图1中所示的转子罩壳40的内表面50的原点16的中心。当线段44绕原点中心16旋转时，线段44的端点42从原点16的中心朝向内表面50移动的距离，确定了转子罩壳40的内表面50的轮廓。该距离越大，转子罩壳40的内表面50变得越扁(radical)并且越不圆。

转式发动机120的排气量由转子罩壳40的内表面50的形状以及转子20的宽度和形状决定。排气量是当转子20平行于转子罩壳40中的第一轴41时，由转子20的上表面和转子罩壳40的内表面50形成的转子室52的容积。

转子罩壳40中的转子轴10的排气量、内表面50的形状以及转子20的形状，是决定转式发动机120的压缩比的主要因素。转式发动机的压缩比是在转子室52中容积增大56的最大区域和在转子室52中容积减小58的最小区域之间的比率。当转子20绕内表面50旋转时，转子20的中心从转子轴10的中心移动的距离与内表面50的形状和转子20的形状一起决定转式发动机120的压缩比。转子20的中心从旋转中心或转子轴10的原点16移动的距离越大，转式发动机的压缩比越大。

根据发动机120的应用，诸如水或空气的冷却剂，可以用于冷却转子罩壳40。空冷(air-cooled)或水冷的设计可以用于获得对发动机不同应用的最佳性能。图1中的说明性实施方案示出了具有至少一个水套或水室51的发动机120的水冷形式。在空冷形式中，水室51将由安装在转子罩壳40的外部的空冷翅片所代替。

在图3A至3E中所示的一个实施方案中，转式发动机120具有由圆的或圆柱的轴体11组成的转子轴10，该轴体11具有形成在其上的放大的转子导动部13。轴11具有圆形截面配置，放大的转子导动部13具有一对彼此相对的平坦表面12，转子20在平坦表面12处来回滑动。当转子20在工作循环过程中旋转时，随着转子20往复运动，这些平坦表面12提供转子20和转子轴10之间的正啮合(positive engagement)。因此，当轴11在转子室52中旋转时，这些平坦表面12引导转子20进行垂直于轴11的轴线的平移运动。转子轴10在室52中绕原点16旋转。

在图3A-3E所示的实施方案中，为了减少摩擦，转子轴10可以安装在转子室40的端壁60中的多个滚球轴承或滚柱轴承14上。如图1所示，转子导动部13上的平坦表面12适于穿过图11中所示的转子20中的矩形开口28。转子轴轴承14安装在圆柱形轴11的圆形端部上。

在下文中结合图12进一步详细讨论的另一个实施方案中，转式发动机可以具有两个转子20、22，这两个转子安装在形成于转子轴10的相对端的平坦表面12上，如图4A中所示。在工作循环过程中，当转子20、22绕它们各自的如图1所示的转子室52、54旋转时，转子20、22转动转子轴10。转子20、22往复地滑动过放大的转子导动部13的平面12，垂直于转子轴10的轴线移动，其中转子导动部13形成在转子轴10的圆柱形轴11上。优选地，转子导动部13一体形成在轴11上，尽管其可以是以传统方式安装在或附着至圆柱形轴11的分立部件。

在图4A-4E所示的实施方案中，为了减少摩擦，转子轴10可以安装在转子室40的端壁60中的多个滚球轴承或滚柱轴承14上，如图1中所示。如图1所示，转子导动部13上的平坦表面12适于穿过图12中所示的转子20、22中的矩形开口28。具有更大的内滚道直径的转子轴轴承15安装在圆柱形轴体11的中心。直径更大的滚道允许轴承15滑过转子轴10的矩形表面12。转子轴轴承14安装在圆柱形轴11的圆形端部上。

在图5A至图5E所示的实施方案中，转式发动机包括转子轴10，其中转子轴10具有圆形或圆柱形轴体11和形成在轴11上的转子导动部13，转子导动部13具有相对的平面12，多个转子20、22(如图12所示)在平面12上往复滑动。这里，没有使用轴承元件15，并且转子轴10可以具有矩形横截面，该矩形横截面在转子导动部13上带有相对的平坦表面12，如图12所示，转子20、22在转子导动部13处安装在转子轴10上。在工作循环过程中，当转子20在转子室52、54中旋转时，这些平坦表面12引导转子20、22在转子轴11上的平移运动。当转子20、22转动转子轴11时，这些平坦表面12还允许转子20、22滑动过转子轴11的平坦表面12，垂直于转子轴11的轴线运动。

转子轴11位于转子罩壳50的内表面的原点16处，原点16也是转子20、22的旋转中心。如图5B中所示，本发明的带有矩形转子轴11的实施方案可以具有轴承，该轴承具有改进的内滚道18，该内滚道18套在转子轴11的矩形部分上，即，内滚道18的内表面具有矩形的横截面构造。如图5B中所示，具有改进的内滚道18的轴承可以用在图12中所示的具有多个转子对20、22的实施方案中，以容纳转子轴11的平坦表面12。如图5B中所示，通过仅使用具有特定内滚道18的轴承将转子轴11安装在转子罩壳40的端壁60内，可以使用完全矩形的转子轴11。

如图12中所示，在本发明的具有多个转子对20、22的一个实施方案中，将使用具有改进的内滚道18的轴承，该轴承套图5A中所示的转子轴10上的矩形部分12上。如图1所示，通过仅使用具有特定内滚道18的轴承将转子轴10安装在转子罩壳40的端壁60内，可以使用转子轴11上矩形的扩大部分13。

为了对安装有转子20、22的转子轴10的平坦表面12进行润滑，可以在转子轴10的中心16内钻小直径的孔(未示出)。润滑剂通过该小孔注入并使其到达转子轴10的平坦表面12上，以对平坦表面12润滑，其中转子20、22在平坦表面12上运动。

如在图1中进一步示出的那样，发动机120具有进气阀口62和排气阀口64，这些阀口位于转子罩壳40的相对侧面。优选地，转子罩壳40中的阀口62、64的形状是矩形并带有圆角，尽管也可以使用其它的已知形状。这种大的矩形形状允许更大量的空气进入室52或从室52中排除，提供给发动机120更好的燃烧、更大的动力以及更高的燃料效率。

如图6A和6B中所示，发动机120具有转式进气阀70和转式排气阀80，两阀分别安装在转子罩壳40的两侧。如图7中所示，两个阀轴72、82与各自的转式阀70、80相关联。阀轴72、82平行于主转子轴10并与主转子轴10位于同一平面，并且分别安装在转子罩壳40的进气阀口62和排气阀口64中。阀轴开口74、76、84、86垂直于阀轴72、82的轴线形成，并且延伸至完全穿过阀轴72、82，优选地与阀轴72、82的轴线垂直。

阀轴开口74、76、84、86的长度近似与转子20、22的宽度相同，并且可以根据阀轴72、82的直径而变化。为了减少摩擦，阀轴72、82可以安装在位于转子罩壳40的端壁60内的滚球轴承或滚柱承上。位于转子罩壳40相对侧的进气阀口62和排气阀口64在图6A和6B中示出。随着阀轴72、82旋转，通过将阀轴72、82中的开口74、76、84、86同各自在转子罩壳40中的空气进气口62和排气口64对准，来使阀70、80开启和关闭。如图6A所示，当开口74、76、84、86同进气口62和排气口64对准时，流体、气体、液体或气体和液体的混合物可以流过转式阀70、80进入室和从室中流出。如图6B中所示，当孔未对准时，阀70、80关闭，流体不能流入室中或从室中流出。

在某些实施方案中，如图12所示，发动机120具有两个转子20、22，其平行安装在转子轴上，并在转子罩壳40的分离的转子室52、54中前后排列，如图1中所示。为了准备两个转子20、22，四个阀轴开口74、76、84、86依次穿透阀轴72、82。阀轴开口74、76、84、86从阀轴72、82一侧延伸穿过至另一侧。阀轴开口74、76、84、86形成用于空气和废气流入转子室52、54中或从转子室52、54流出的通道。

如图7中所示，四个阀轴开口74、76、84、86是相同的，但彼此之间沿着转式阀轴72、82的轴线在不同的角度定向，并且它们垂直于转式阀轴72、82的径向轴线。

正齿轮92安装在每个阀轴72、82上，阀轴72、82由安装在转子轴10上的单个驱动齿轮90驱动。当转子20、22被转子轴10转动时，齿轮92与阀轴72、82啮合，并且阀轴72、82被转动，以开启和关闭转式阀70、80。其它合适的齿轮或调速带和滑轮可以用于连续地旋转转式阀轴72、82。

如图6A和6B中所示，阀轴72、82中的阀轴开口74、76、84、86的形状、转子罩壳40中的阀口62、64的宽度、以及阀轴72、82的旋转速度，确定转式阀70、80将保持开启或关闭多久。因此，这些参数确定转式阀70、80的性能。如图1所示，随着转子20旋转转子轴10，转子轴10旋转安装在转子轴10上的齿轮90。转子轴齿轮90同时旋转安装在进气阀轴72的正齿轮92和安装在排气阀轴82上的正齿轮92。

优选地，安装在进气阀轴72和排气阀轴82上的齿轮92旋转的圈数是安装在转子轴10上的齿轮90旋转圈数的四分之一。因此，当转子20和转子轴10转动360度时，进气阀轴72和排气阀轴82转动90度。如图6A和6B中所示，转子罩壳40中进气阀口62和排气阀口64的形状，以及进气阀轴72中阀轴开口74、76和排气阀轴82中阀轴开口84、86的形状，要使得当每次当转子20和转子轴10旋转180度时，进气阀70和排气阀80将开启或关闭。与传统的活塞发动机或其它具有标准阀机构的转式发动机相比，发动机120通过连续地旋转进气阀轴72和排气阀轴82而将更平滑地运转，带有更少的振动。

在图8中所示的本发明的实施方案中，阀密封件78、88安装在绕阀轴72、82中的开口74、76、84、86切出的沟槽中。还存在沿着阀轴72、82的顶部和底部切出的沟槽。这些密封件78、88(优选地由耐磨并且耐热材料制成)被弹性地装填，以便同转式阀口62、64保持恒定的连接并为了耐用而自动调整。

在图9A和9B中所示的另一个实施方案中，使用间歇传动结构来快速开启和关闭进气阀70和排气阀80，其中，该间歇传动结构使用两个连续旋转的单齿正齿轮94驱动两个间歇旋转齿轮96。与连续旋转进气阀轴72和连续旋转排气阀轴82相比，该间歇旋转进气阀轴72和间歇排气阀轴82将保持在全开或全关位置更久。通过保持开启更久，进气阀70和排气阀80允许更多流体在给定时间量内进入转子室52并且更多流体在给定时间量内从转子室52排出，从而增加燃料效率并减少发动机120的燃料消耗。

示出了安装在转子轴10上的两个相同的连续旋转单齿驱动齿轮92，这两个连续旋转单齿驱动齿轮92的单个齿95彼此间隔180度定向。第一从动齿轮96连接至进气阀轴72，而第二从动齿轮96连接至排气阀轴82。这些从动齿轮96将进气阀轴72和排气阀轴82旋转到开启或关闭的位置。参照图10A至10C，随着安装在转子轴10上的驱动齿轮94旋转通过大约20至30度的小弧度，驱动齿轮94的单齿95与从动齿轮96啮合并将它们旋转90度。在旋转90度以后，从动齿轮96依然被单齿驱动齿轮94锁定在适当的位置，直到驱动齿轮94旋转360度并与从动齿轮96啮合，并且重复该循环。因为两个单齿驱动齿轮96彼此相隔180度定向，因此它们对每个齿轮在旋转时由该齿轮的单齿产生的力进行平衡。在其它实施方案中，单个连续旋转驱动齿轮94还可被用于旋转间歇从动转式阀齿轮96，其中连续旋转驱动齿轮94以转子轴10一半的速度旋转，两个齿彼此间隔180。

如图10A所示，驱动齿轮94具有一个齿，该齿与在间歇从动齿轮96的多个齿轮凸角102之间的多个间隔100啮合。驱动齿轮94是圆盘，该盘具有从该盘处突出的单个齿轮齿。除了该单个齿以外，驱动齿轮94是圆的并且光滑，只具有从其表面延伸的单个齿轮齿。在如图10A至10C中所示的实施方案中，驱动齿96具有四个间隔100，该间隔与驱动齿轮94的齿啮合。四个特定形状的齿轮凸角102在与驱动齿轮94啮合的四个间隔100之间。当驱动齿轮94的齿95没有与从动齿轮96的齿轮凸角102之间的间隔啮合时，这四个特定形状的齿轮凸角102与驱动齿轮94的光滑圆形表面106在该表面旋转的部分啮合。在驱动齿轮94旋转时，从动齿轮96的齿轮凸角102的外表面104与驱动齿轮94的圆形表面106啮合。这种操作将从动齿轮96锁定在适当的位置，使其在驱动齿轮94齿95旋转之前不能旋转，并与从动齿轮96的齿轮凸角102之间的间隔100啮合。

具有间歇旋转的进气阀轴72和排气阀轴82的发动机120的实施方案，可以使具有连续旋转的进气阀轴72和排气阀轴82的多个发动机振动。然而，进气阀轴72和排气阀轴82的间歇旋转可以使发动机120具有更好的工作性能以及更高的燃料效率。在其它的实施方案中，具有多个齿的驱动齿轮94和从动齿轮96可以用来代替单齿的齿轮，以便抑制并消除由单齿驱动齿轮94在与从动齿轮96啮合时产生的振动。

在图11所示的实施方案中，该设计利用了形如矩形块的转子20，该矩形块具有圆形的端部并且沿着径向轴线21和横向轴线23对称，其中横向轴线23垂直于径向轴线21。转子20的顶面、底面和侧面是平的。在转子20的圆形的端部中具有至少两个凹进的区域24，并且在转子20的侧面中具有至少两个凹进区域26，凹进区域24和凹进区域26分别用于转子密封30和32。大的矩形开口28从转子20的一侧穿到转子20的相对侧。如图1所示，转子20安装在转子轴12的平面上，该转子轴12延伸穿过在转子20的侧面内的大矩形开口28。转子轴10穿过该矩形开口28，允许转子20滑过转子轴10的平面12，随着转子20绕转子室50的内表面旋转，垂直于转子轴10移动。当转子20绕转子室50的内表面旋转时，转子20的端部密封件30总是与转子室50的内表面的相对侧面接触。当转子20绕转子室50的内表面旋转时，转子20的侧部密封件32总是与转子室端壁60接触。

理想地，转子20在转子20的端部和侧部具有多个圆孔34，以固定转子密封弹性件(rotor seal springs)38。导向销36可以安装在这些孔34的中部，以对转子密封件30、32进行定位并引导。

转子20每旋转720度，转子20的顶部表面和底部表面便经历完整的工作周期。一对转子20、22每旋转180度，转子20的这种双作用功能便产生动力冲程，其中如图12中所示，转子20、22彼此相对180度定向。

如在图13中所更好示出的那样，分别地，转子密封件30安装在转子20的每个端部内的凹进区域24内，而转子密封件32安装在转子20的每个侧部内的凹进区域26内。密封件30、32由特定的材料制成，以便减少摩擦和磨损，并且耐热和可更换。多个弹性件38促使该密封件与转子室40的内表面50和端壁60保持恒定接触。这使得转子密封件30、32能够自动地对磨损进行补偿和调整。转子密封件30、32的侧部和端部在转子20的角处互锁，以保持转子20的表面彼此密封，从而使得当转子20在转子室52内旋转时，空气、空气-燃料混合物、废气或其它流体不能在室56、58和内表面50和端壁60之间通过，其中室56、58是由转子20产生的并且在图1中示出。

参照图14，当发动机120工作时，在工作循环的燃烧和膨胀阶段过程中，由于来自室52中的燃料燃烧而产生的压力，因而力F作用在转子20的表面上，其中室52是由转子20和内表面50形成的。当转子20绕内表面50旋转时，转子20还相对于转子轴12的平坦表面沿着其径向轴线移动。转子20被分成两部分110、112，每个部分均在转子轴10的一侧，转子轴10的中心是对于转子20和转子轴10的旋转中心或原点16。在点火的时，一个转子部分110的功能性表面区域比另一个转子部分112的功能性表面区域更大，其中转子部分112在旋转中心16的另一侧。作用在一个转子部分110的更大表面的总的力比作用在另一个转子部分112的更小表面的力更大，因此产生不平衡的力。在膨胀循环过程中，该作用在一个转子部分110的不平衡的力致使转子20绕内表面50旋转，优选地，为顺时针方向，并致使转子在朝更大转子部分110的方向上转动转子轴10。

在工作循环的膨胀阶段过程中，随着转子20绕内表面50旋转，一个转子部分110的功能性表面区域增加，而另一个转子部分112的功能性表面区域减少。一个转子部分110的功能性表面区域的增加以及另一个转子部分112的功能性表面区域的减少，增加了作用在转子20上的不平衡的力，导致在工作循环的膨胀阶段过程中，随着转子20在罩壳40内旋转，扭矩和动力增加。

转式发动机120是真正的转式发动机，这是因为，如图12中所示，转子20、22确实在转子室52、54内旋转，并且在转子室52、54内形成容积增大和减小的区域56、58(图14)。内表面50具有独特的轮廓，该轮廓允许转子20、22绕转子室52、54旋转，其中转子密封件30在转子20、22的端部总是与转子罩壳50的内表面接触。

发动机120还具有独特的成对转子设计，该设计对由各个转子20、22所产生的力进行动态地平衡，该力是由转子20、22在绕图14中的各个转子室52、54旋转时所产生的。发动机120的转子罩壳40具有两个转子室52、54，转子室52、54顺序放置并且彼此间隔180度地定向。每个转子室52、54中的各个转子20、22都安装在同一转子轴10上，如图12所示。转子轴10具有平坦表面12，转子20、22安装在该平坦平面上。当转子20、22绕转子室52、54旋转时，转子20、22转动转子轴10。随着转子20、22绕转子室52、54旋转，转子20、22滑动过转子轴10的平面12，与转子轴10的轴线垂直地运动。

参照图14，随着转子20、22在转子室52、54中旋转，转子罩壳40中转子轴10的放置、转子罩壳50的内表面的轮廓以及转子20、22的形状，致使转子20、22在转子20、22和内表面50之间产生容积增大的区域56和容积减小的区域58。转子室52、54中的这些容积增大的区域56和容积减小的区域58，使得发动机120能够完成其进气、压缩、膨胀和排气的工作循环。发动机120具有转式进气阀70和转式排气阀80，该转式进气阀70和转式排气阀80带有阀轴72和82，如图7和9A中所示，该阀轴72和82根据发动机120的应用和性能需要，连续地或间歇地旋转。

在本发明的另一个实施方案中，为了增加发动机120的动力、性能和效率，转子20的表面的轮廓可以被成型以使得在工作循环的膨胀阶段过程中，作用在一个转子部分110上的力比作用在另一个转子部分112上的力更多。如图15中所示，转子20的表面123的轮廓可以被成型为对转子部分110提供比另一个转子部分112的表面区域更大的表面区域。转子部分110、112的表面区域之间的更大的差异将产生作用在转子20上的力的更大的不平衡，并因此在发动机120中产生更大的扭矩。转子20的表面123的轮廓可以被成型为使得更大的力作用在具有更多表面区域的一个转子部分110上，其中在膨胀阶段过程中，对转子20施加力。在发动机120工作循环的膨胀阶段过程中，暴露于由燃料的燃烧产生的压力的另一个转子部分112的表面区域减少，这减小了作用在更小转子部分112上的力，因此增大了作用在更大转子部分110上的不平衡力。这在工作循环的膨胀阶段的第一部分过程中，增加了发动机120的动力、扭矩和效率。

如图12中所示，在一个实施方案中，发动机120具有彼此平行地安装在同一转子轴10上两个转子20、22。转子20、22的组合功能是当转子20、22和转子轴10每旋转180度时提供动力冲程，以及当转子20、22绕转子室52、54旋转时，还用于平衡由每个转子20、22产生的不平衡的力，如图1和14中所示。发动机120可以使用多对转子20、22，以抵消发动机的振动。当转子20、22相对于旋转中心16运动时，它们对由各个转子20、22的不相等的质量造成的离心力进行平衡，同时随着转子20、22绕内表面50旋转并转动转子轴10，它们穿过转子轴10的平坦表面12。

带有多对转子20、22的发动机120可以对力进行平衡，该力是当转子20、22穿过转子轴10的平面12时，由各个转子20、22的不平衡的旋转质量产生的。随着单个转子20绕内表面50旋转，第二转子22将从第一转子20异相旋转180度。为了抵消由第一转子20的不平衡的旋转质量产生的力，具有与第一转子20异相行进180度的第二转子22。如图14中所示，随着转子20穿过转子轴10的平面12，在转子轴10的每侧上，转子20被分成两个转子部分110和112，转子轴10是转子20的旋转中心16。

正如转子20的总长度是恒定的，转子20的总质量是恒定的，每个转子部分110、112的旋转质量的不平衡部分直接随着旋转转子部分110、112的旋转半径的变化而变化。这些转子部分110和112中的每一个的旋转半径和质量，随着转子20绕转子罩壳50的内表面旋转而改变。每个转子部分110、112的半径和旋转质量的改变产生了不平衡的条件。

参照图12，第二转子22平衡由第一转子20产生的不平衡的力，其中第二转子20安装在转子轴10上并且从第一转子20以180度异相旋转。随着第一转子20相对于旋转中心16横向移动，第二转子22在相对的方向上并从第一转子20以180度异相地横向移动，并且抵消由第一转子20产生的力。第二转子22在与第一转子20相同的方向上旋转。

参照图1、6和7，当转子20在罩壳40中旋转时，其通过允许和拒绝与进气口62和排气口64接通，相对于转子罩壳进气口62和转子罩壳排气口64起到自阀(self valving)的作用。随着转子20移动过进气口62和排气口64，由于转子20相对于口62、64旋转的位置，转子20允许和拒绝与这些口接通。随着转子20绕内表面50旋转，转子20的每个端均朝向这些口中的一个旋转并远离另一个口。这个操作允许接通转子20旋转朝向的口，并拒绝接通转子20旋转远离的口。通过拒绝接通口，转子20实际上关闭该阀。如果阀轴开口74、84处在开启状态，通过允许接通口，转子20允许该阀开启。

参照图16A-16Q中所示的实施方案，发动机120的工作循环具有四个阶段，进气、压缩、膨胀和排气。现在描述在发动机120中的单个转子20一侧的工作循环。

进气循环-转子20旋转0至180度。参照图16A-16D，在进气循环中，空气-燃料混合物(阴影区域)通过转式进气阀70被带进转子室52。转子20的旋转、转子室52的形状和转子室52中转式进气阀70的位置，产生了空气-燃料混合物中的扰动，致使空气-燃料混合物在点火前在转子室52中完全混合。

压缩循环-转子20旋转180至360度。参照图16E-16H，随着转子20在转子室52中旋转，空气-燃料混合物被压缩。

膨胀循环-转子20旋转360至540度。参照图16I-16L，在该循环的第一部分，如图16I中所示，当转子以少许角度与阀偏离对准时，使得如图14中所示，转子部分110比转子部分112具有更大的表面区域，在转子室52中对空气-燃料混合物点火。该不相等的表面区域产生了作用在转子上的不相等的力，该力使得转子绕转子20和转子轴10的旋转中心16旋转。点火后，在膨胀循环过程中，燃烧的气体膨胀。在四程循环汽油型发动机120中，如图14中所示，点火设备53(例如传统的火花塞)和分配装置(distributor device)(未示出)用于对空气-燃料混合物点火。分配装置包括转子，该转子经旋转耦合机构(例如与耦合至转子轴10和阀轴72、82的齿轮90、92类似的齿轮，如图7中所示)与转子轴10转动地相通。在其它实施方案中，可以使用调速带和至少两个滑轮以将分配装置转子轴可旋转地耦合至发动机120的转子轴10。分配器可以安装在罩壳40上或可以安装在与罩壳40紧邻的其它结构上。电子分配装置和点火系统(未示出)还可以用于控制和点燃空气燃料混合物。

发动机120可以用多种燃料来运转。使用的燃料的类型将确定用于对空气燃料混合物点火的点火设备53的类型。例如，在使用汽油作为燃料的发动机120中，用于点燃空气-燃料混合物的点火设备53，如图14中所示，可以是传统的火花塞。在其它实施方案中，例如，但不限于，那些使用柴油作为燃料的实施方案，点火设备53可以是电热塞(未示出)。应该理解，多个实施方案可以不包括点火设备53。例如，某些柴油发动机可以设计使用由压缩空气产生的热来点燃空气-燃料混合物。在研究本发明的公开内容以后，本领域的普通技术人员将会明白可以对设备53做出这些以及其它变化，而均不偏离本发明的精神。

排气循环-转子20旋转540至720度。参照图16M-16P，随着转子20绕转子室52旋转，燃烧的气体通过转式排气阀80被排出。

表1列出了，在具有转子对的实施方案中，在发动机120的工作循环过程中，随着转子绕转子室52旋转，该两个转子的两个侧部的关系。

表1-转子工作循环顺序

转子1侧部1	转子1侧部2	转子2侧部1	转子2侧部2
				进气	排气	膨胀	压缩
压缩	进气	排气	膨胀
				膨胀	压缩	进气	排气
排气	膨胀	压缩	边气

表2列出了随着单个转子20绕转子室52旋转，转式进气阀和排气阀的功能。

表2

发动机120的实施方案可以具有安装在转子轴10上的多对转子20、22，以提供具有更平滑运转的增大的动力。这些对的转子20、22可以以这样的方式定向，即，使得在转子轴10每旋转360度的过程中，给出持续的最大动力。例如，具有四个转子的发动机120应该具有彼此间隔90度定向的两对转子20、22。具有六个转子的发动机120应该具有彼此间隔60度定向的三对转子20、22。

在另一实施方案中，发动机120可以包括预燃烧室，以通过在发动机120的进气循环之前彻底地将空气-燃料混合物混合，来提高发动机效率并减少发动机的燃料损耗。预燃烧室可以在空气-燃料混合物进入燃烧室之前将其混合。来自预燃烧室的空气-燃料混合物可以直接流入燃烧室。预燃烧室可具有与用于发动机120的转子室52、54的类似转子和罩壳内表面构造。

另外地，或可选地，发动机120可包括增压室以增加动力和性能。增压室可以与预燃烧室类似，但可以在空气-燃料混合物进入发动机120的转子室52、54之前将其压缩。增压室可以具有与用于发动机120的转子室52、54的类似转子和罩壳内表面构造。增压室还可以用作预燃烧室，以在对空气-燃料混合物进行压缩以前，对其进行彻底的混合。

另外地，或可选地，涡轮增压器可以通过增加进入发动机120的转子室52、54的空气量，来增加发动机120的动力和性能。发动机120的废气可以驱动涡轮增压器。发动机120的进气口62和排气口64的位置非常接近，以便涡轮增压器可以没有困难地安装在发动机上。

另外地，或可选地，发动机120可以方便地容纳后燃烧室，该后燃烧室燃烧包含在来自发动机120的主转子室52、54的废气中的未燃烧的燃料。后燃烧室可以具有与发动机120的主转子20和转子室52类似的转子和转子室。后燃烧室可以通过燃烧来自主转子室52、54的排除的未燃烧的燃料获得额外的动力，并通过该额外的动力来增加发动机120的燃料效率。这些未燃烧的气体只需要产生足够的动力来以足够的速度旋转转子，以便不影响发动机的性能，并且因此不消耗发动机的任何动力。在提供额外动力的同时，后燃烧室还将具有减少发动机120的废气排放的作用。

此外，发动机120的设计可以用作使用单一或多转子的空气压缩机的基础。随着转子20绕转子室52旋转，内表面50的形状和转子20在转子室52内产生增大和减小的容积。在压缩机的进气循环过程中，由转子20和内表面50形成的空气室的容积增大，因此将空气吸入转子室52。在压缩机的压缩循环过程中，由转子20和内表面50形成的转子室52的容积减小，因此将空气压缩至转子室52。由于当转子20绕转子室52旋转时，转子20的自我阀作用，因而压缩机可以不需要任何进气阀70或排气阀80，尽管单通道排气阀可以用于增加压缩机的效率。

在这样的实施方案中，当转子20经过空气进气口62时，压缩机将会将空气吸入将要被压缩的转子室52。随着转子20在转子室52中旋转180度，空气将继续被吸入压缩机。此时，转子20的相对端部将经过转子罩壳40中的空气进气口62，因此密封转子室52。转子20的端部将经过转子室52中的排气口64，因此开启口64以排除压缩空气。随着转子20绕转子室52旋转，循环的压缩阶段将开始，其中随着转子20绕内表面50旋转，转子室52变小。当转子20到达最大压缩点时，压缩室中的压缩空气通过排气口64中的单通阀排出到压缩室外。

更复杂的压缩机形式可以使用发动机120的转式排气阀设计，以获得额外的效率。这种压缩机可以通过使用一个进给另一个的多个压缩室来进行改进。在该设计中，转式进气阀70和转式排气阀80将控制到压缩室的通道来增加压缩机的效率。

另外地，或可选地，发动机120可以通过两个循环来运转。如图14中所示，在二程循环燃烧发动机120中，点火设备53可以使用电热塞。在二程循环发动机120的其它实施方案中，蒸汽或压缩空气可以用作膨胀媒质，其中发动机120在膨胀和排气循环中运转。有多种产生蒸汽的方法，包括多种类型的蒸汽发生器，蒸汽发生器在过去曾被有效地应用并且随着新技术的发展继续改进。如图16I中所示，在膨胀循环的第一部分过程中，蒸汽膨胀进入转子室52。然后，如图16J-16L中所示，随着转子绕转子罩壳旋转，进气阀70关闭并且蒸汽在转子室52中继续膨胀。在膨胀循环的最后，蒸汽通过排气口64从转子罩壳中排出，如图16M-16P中所示。应该理解，多种实施方案中可以不包括转式排气阀80。例如，转子10相对于排气口64的位置的自我阀作用足够用于消除对转式排气阀80的需求。膨胀的蒸汽将从排气口64行进至冷凝器(未示出)或其它在冷凝器之前的膨胀室。

在其它的实施方案中，根据本发明的发动机120适于用在混合动力汽车的应用中，例如但不限于，油电混合，由于发动机120与可比的内燃活塞发动机相比更轻且更小，因而可以得到较高的功率重量比。此外，前述的实施方案可适于用作真空和流体泵，其中主转子由外部原动机驱动，或由相同罩壳中的一个或多个转子驱动。

附图17A-17E和18A-18C中示出了本发明的另一个实施方案。图17A中示出了改进的转子轴130，该转子轴具有基本为圆柱形的体部132和轴134，其中圆柱形体部132具有圆形的横截面配置，轴134从转子轴130的每个端136延伸。一对横向的开口138穿过体部132形成，这对开口138的尺寸和形状使其以可滑动地啮合来容纳转子，如图18A-18C中所示。更具体地，如在该实施方案中所示的开口138具有矩形剖面配置，以匹配相应转子的剖面配置。应该理解，其它剖面配置也可以使用。因为转子轴130、131将用在具有两个转子的两室罩壳中，因此本实施方案描述两个开口。

图17B-17E是轴130的示例说明，其中滚球轴承或滚柱轴承14安装在轴130的每个端部和中心，以在罩壳(未示出)中支承轴130。图17C是沿图17B中的线C-C截取的轴130的剖面，而图17E是沿图17D中的线E-E截取的轴130的剖面。

在图18A-18C中示出了转式发动机罩壳144的剖面，包括室146，具有可旋转地安装在其中的轴130。轴中的横向开口138以可滑动啮合的方式容纳转子148。转子148则可以在轴130中滑动，以随着转子148旋转转子轴130，适应转子和罩壳不断改变的相对位置。

下文中描述了本发明的多种其它实施方案。

例如，在转子罩壳40中，进气阀62的中心线和排气阀口64的中心线可以位于转子轴10的中心线上(如图1中所示)，或位于转子轴10的中心线上方或下方。将进气阀62的中心线定位在转子轴10的下方，允许吸入的空气燃料混合物在转子轴10的中心线以下的点进入燃烧室52，这可以增强转式发动机的性能。将排气阀64的中心线定位在转子轴10的下方，允许发动机的废气在转子轴10的中心线以下排出燃烧室52，这可以增强转式发动机的性能。

为了具有圆形端部密封件30的转子20而形成的转子罩壳40的内表面50的曲线，将与为了具有变尖的端部密封件30的转子而形成的转子罩壳40的内表面50的曲线，有轻微的差别但大体上相同。转子罩壳40的内表面50的曲线的产生是通过使用大体上相同的方法、但以略有差别的方式完成的。

如图2C所示，一组点42确定了图1中所示的转子罩壳40的内表面50的独特轮廓。点42由在线段44一端的转子的圆形端部和在线段44的另一端的转子的圆形端部产生，其中线段44等于沿着转子的横向轴线的长度，并且沿着形成内表面50的一段轮廓的曲线46而描绘，并经过原点16。转子轴10的旋转中心和转子20的旋转中心是原点16。转子罩壳40的内表面50具有可变半径和可变直径。如图2C中所示，沿着第一轴线41的转子罩壳40的内表面50的直径，比沿着第二轴线43的转子罩壳40的内表面50的直径大，其中第二轴线43垂直于第一轴线41。

在如图19A-19C中所示的另一个实施方案中，安装在进气阀轴72上的正齿轮92和安装在排气阀轴82上的正齿轮92，与安装在电动分节器或伺服马达150上的其它正齿轮(未示出)啮合。这允许进气阀和排气阀74、76、84、86的间歇的开启和关闭的定时被电子地控制。

在如图20A-20C中所示的另一个实施方案中，两转子发动机的进气阀轴72和排气阀轴82具有相同的中心线，但可以使用电动分节器或伺服马达150对其进行独立地旋转。这允许将被旋转的进气阀和排气阀74、76、84、86的间歇的开启和关闭的定时彼此独立并被电子地控制。

在如图21中所示的另一个实施方案中，转子152可以具有平坦的顶面和底面，其从中心横向轴线154至每个转子152的顶点对称地弯曲。顶面156和底面158的曲线可以是直径比转子罩壳的内表面50的圆形部分的直径略大的任意曲线。这些曲线将在转子密封件30的顶端、在转子密封件30与转子罩壳的内表面50相接触的点相交。该转子形状将便于在发动机工作循环的排气阶段，通过将在转子室中的容积减小的区域58减小至最小，将废气从燃烧室52中清除。对于在转子的旋转中心和转子罩壳的内表面的圆形部分的中心之间的给定的偏移量，该转子形状还将增加发动机的压缩比。

如图22中所示，在另一个实施方案中，在转子166的顶面162和底面164中，可以具有弯曲的凹进区域或挖空区域160。在发动机工作循环的膨胀阶段中，当发生点火时，空气燃料混合物将被集中在该区域中以使得燃烧更加完全。

在图23中，示出了从转子170的一侧延伸到另一侧的多个横向孔168，这将减少转子170的重量。转子170重量的减少将减少转子170的惯性，这将使得当转子170绕转子罩壳的内侧50旋转时，转子170对加速度和减速度更加敏感。当其绕转子罩壳的内表面50旋转时，转子170重量的减少将减少由转子170的不平衡重量产生的不平衡力。这又将减少发动机的振动。

如图24中所示，转子罩壳端壁60和转子罩壳40将通过使用密封垫172来密封，密封垫172类似于内燃活塞发动机的头部密封垫。该密封垫172将允许冷却剂循环通过转子罩壳60的端壁和转子罩壳40，并提供燃烧室52的空气紧密密封。

在如图25所示的另一个实施方案中，转子20端部的密封件174可以具有圆的或弯曲的表面。转子顶端密封件30的弯曲的顶部和底部表面将沿着转子20的径向轴线21对称。如果转子密封件174的端部不是圆形的以与转子罩壳的内表面50相接，那么转子端部密封件174顶部表面和底部表面的曲线将仅在转子端部密封件174与转子罩壳的内表面50相接点之外相接。该圆形或曲面形状将导致转子端部密封件174在端部为圆形的，这将减少在转子密封件174的端部上的磨损，这是因为该密封件与转子罩壳的内表面50相接触的点将随着转子绕转子罩壳的内表面50旋转而改变。

在如图26中所示的另一个实施方案中，转子罩壳40和在转子罩壳40内的转子20的宽度176可以与转子罩壳的内表面50的形状一起被调整，以实现转式发动机的最佳性能。

在具有增压室的发动机的情况下，用于增压室的转子罩壳40和转子20的宽度176的制作要使增压室给发动机带来最佳的性能。增压室的宽度176与发动机的转子20和转子罩壳40的宽度176无关。

在发动机具有后燃烧室的情况下，转子罩壳40和转子罩壳40内的转子20的宽度176的制作要使得废气中未燃烧的燃料燃烧得尽可能完全。后燃烧室的宽度176与发动机的转子20和转子罩壳40的宽度176无关。

在如图27和28中所示的另一个实施方案中，转子端部密封件和转子侧部密封件具有附加的密封材料182，其安装在增大的沟槽178、180中，该增大的沟槽178、180位于转子端部密封件185和转子侧部密封件184的外周的周围。该材料182将可能存在于转子20与转子端部密封件182之间和转子20与转子侧部密封件184之间的小接缝密封。该材料用作密封垫，以将可能存在于转子20与转子端部密封件185之间和转子20与转子侧部密封件184之间的、在转子侧部密封件184和转子端部密封件185周围的小区域封闭起来。该材料将是弹性的并由耐热和耐磨损材料制成。

在如图29-31中所示的另一个实施方案中，转子188可以被水平地分成二个相等的等分186。这种配置允许转子188的两个等分186通过平行于转子轴延伸的销或栓固定在一起。安装时，分裂式转子186被安装在转子轴10的平坦表面12的正确位置上并固定在一起。这种制作方法消除了为了组装发动机而将转子滑过转子轴10以使其进入适当位置的需要。这允许转式发动机具有安装在圆形转子轴10上的任意数目的多对转子188。

在如图32中所示的另一个实施方案中，转子192可以被水平地分成二个相等的等分194、196。这种配置允许转子192的两个等分194、196通过一组螺杆或栓固定在一起，该螺杆或栓从分裂式转子192的一半延伸至分裂式转子192的另一半，垂直于分裂式转子192的径向轴线21。安装时，分裂式转子192被安装在转子轴10的平坦表面12的正确位置上并固定在一起。这种制作方法允许转式发动机具有安装在圆形转子轴10上的任意数目的多对转子192。

在图33和34A-34C中，转子轴200是在转子轴200的相对侧面上具有平坦表面12的圆形轴，其中通过使用上述的分裂式转子可将多对转子安装在转子轴200上。如图1中所示，一旦将转子安装在转子轴10上，转子轴10上的平坦表面12便容纳转子的平坦内表面12。每对转子188、192均沿着转子轴200以彼此相等的角度间隔而定向。在转子轴200上，每对转子都可以彼此相邻或可以被定向为使得不同对中的转子位于他们之间。转子轴200可以安装在多个滚球轴承或滚柱轴承202上，滚球轴承或滚柱轴承202安装在转子罩壳40的端壁60上，如图1中所示。

在如图35中所示的另一个实施方式中，四个转式阀轴安装在转子罩壳40上。进气阀204和排气阀206位于转子罩壳40的相对侧。四个阀轴增加进气阀204和排气阀206的横截面积。附加的阀区域增加了可以进入和离开发动机的空气和废气的量，这将产生更好的发动机性能。将进气口62和排气口64定位在转子轴10的水平面的上方或下方，允许进气阀204和排气阀206的开启和关闭的定时具有灵活性。

在如图36A-36B中所示的实施方式中，大的转式阀轴208、210安装在转子罩壳40上。进气阀212和排气阀214位于转子罩壳40的相对侧并且与转子轴10在同一平面内。转子罩壳40中，进气阀口62的中心线和排气阀口64的中心线位于穿过转子轴10的中心线上。大阀轴208、210增加进气阀212和排气阀214的横截面积。附加的阀区域增加了可以进入和离开发动机的空气和废气的量，这将产生更好的发动机性能。

在图37中，阀密封件216安装在沟槽218中，其中沟槽218绕阀轴220的直径切出，并与通道222相交，通道222沿着阀轴220的顶部和底部切出。负载弹簧的阀密封件216在沟槽的相交处彼此连结。可以有在其中具有密封件的多个沟槽，以确保在阀轴220周围的紧密密封。

在图38中所示出的另一个实施方案中，阀密封件224安装在宽沟槽226中，宽沟槽226切入到阀轴228的顶部和底部。这些沟槽226与在阀轴228中的阀开口230间隔90度定向。阀密封件224安装在阀轴228的这些沟槽226内，该阀密封件224比在转子罩壳40中的阀开口更宽。阀密封弹性件(未示出)安装在孔中，该孔在阀开口230的每一侧上均穿过阀轴228，并且抵靠阀密封件224并将其固定在适当位置。这些阀密封件224可以独立地引入或移出阀轴的中心。

在图38中所示的另一个实施方案中，阀密封件224与安装在孔中的小轴232结合，因而它们作为整体移动，其中孔在阀开口230的每一侧上均穿过阀轴228。随着由于在转子室52中的燃烧或压缩而产生的压力增加至将阀密封件224从阀口62、64的内壁移出的程度，从而影响阀70、80的空气紧密密封，在阀轴228的另一侧上的阀密封件224的部分将被压向阀口62、64的外壁，因此增加密封件224抵靠该壁的力，并保持阀70、80的气密密封。试图将阀密封件224从阀口62、64的内壁移开的力将被施加到在阀轴228的另一侧上的阀密封件224的部分，并将防止阀密封件224的该部分从阀口62、64的外壁部分移开。

本说明书中涉及的和/或列在申请数据页中的以上所有的美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利申请公开，其全部内容通过引用而并入本文。

根据上文中的内容可以理解，虽然这里为了说明的目的描述了本发明的特定实施方案，但是可以对本发明进行各种改进，而均不偏离本发明的精神和范围。因此，除所附的权利要求外，本发明不受限制。

Claims (18)

1.一种用于燃烧混合物的装置，包括：

罩子，其具有至少一个内燃烧室，所述燃烧室由至少一个非圆的、恒定直径的外周壁形成；

可旋转的轴，其延伸进入所述燃烧室并可绕所述轴的径向轴线旋转；以及

转子，其可滑动地安装在所述轴上，并被构造以沿着轴线以平动方式滑动，当所述转子在所述燃烧室内旋转时，所述轴线大体上垂直于所述轴的旋转轴线，从而压缩所述燃烧室内的混合物，并且，

所述罩子具有至少一个附加室和附加转子，所述附加室由至少一个附加的非圆的、恒定直径的外周壁形成，并且所述轴延伸进入所述附加室，所述附加转子可滑动地安装在所述轴上，并被构造以沿着轴线以平动方式滑动，当所述附加转子在所述附加室内旋转时，该轴线大体上垂直于所述轴的旋转轴线，所述附加转子被构造以在将所述混合物引入所述燃烧室内之前，在所述附加室内混合所述混合物。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述转子和所述附加转子均包括细长的体部，所述体部具有相对的第一端部和第二端部，所述第一端部和所述第二端部当安装在所述轴上时与相应的所述燃烧室和所述附加室的所述外周壁接触，每个转子的所述体部还包括细长开口，所述细长开口的尺寸使其被容纳在所述轴上，并且所述轴包括安装部分，以通过所述细长开口与所述转子的所述体部啮合，并被构造以防止所述轴和所述转子的所述体部的相对旋转，同时允许所述转子的所述体部相对于所述轴平动。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述燃烧室和所述附加室的每个中的所述外周壁具有相对于原点的可变半径，所述原点在所述燃烧室和所述附加室中偏置，并且所述外周壁具有恒定直径，所述恒定直径与各个所述转子的所述体部的长度相对应，并且所述轴安装在所述燃烧室和所述附加室中，所述轴的径向轴线位于所述原点处。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述罩子还包括用于所述燃烧室和所述附加室的每个中的至少一个进气口和至少一个排气口，所述至少一个进气口和至少一个排气口都与各个所述燃烧室和所述附加室流体相通，并且所述至少一个进气口和至少一个排气口中的每一个均具有至少一个阀，所述至少一个阀被构造以控制各个所述燃烧室和所述附加室与所述至少一个进气口和至少一个排气口中的每一个之间的流体相通。

5.如权利要求1所述的装置，还包括点火系统，所述点火系统被构造以在所述燃烧室中点燃所述混合物，所述点火系统包括用于对所述可燃混合物的点火进行定时、以驱动所述转子在所述燃烧室中的旋转以及所述附加转子在所述附加室中的旋转的装置。

6.一种用于混合物燃烧设备，包括：

罩壳，其具有外表面和内表面，所述内表面限定至少一个燃烧室和混合室，所述燃烧室具有恒定直径、关于原点中心变化的半径、进气阀口和排气阀口，所述混合室具有恒定直径、关于原点中心变化的半径、进气阀口和排气阀口；

具有旋转轴线的至少一个第一转子，所述至少一个第一转子具有体部，所述体部具有细长的开口、第一端部和第二端部，其中所述第一端部和所述第二端部在所述燃烧室内与所述罩壳的所述内表面密封接触，以便压缩所述至少一个燃烧室内的混合物，用于燃烧；

具有旋转轴线的至少一个第二转子，所述至少一个第二转子具有体部，所述体部具有细长的开口、第一端部和第二端部，其中所述第一端部和所述第二端部在所述混合室内与所述罩壳的所述内表面密封接触；以及

转子轴，具有一个可滑动地容纳在所述至少一个第一转子的所述细长开口中的端部。

7.如权利要求6所述的燃烧设备，其中所述第二转子在将所述混合物引入所述燃烧室内之前，在所述混合室内压缩所述混合物。

8.如权利要求6所述的燃烧设备，其中所述第二转子与所述燃烧室的排气阀口流体相通，并被构造以由来自所述燃烧室的排气驱动，以便在所述混合室内压缩所述混合物。

9.一种与可燃混合物一起使用的转式燃烧系统，包括：

罩壳，其具有至少两个端壁、外表面和内表面，所述内表面限定了燃烧室和混合室；

用于所述燃烧室的进气阀和排气阀；

第一轴，其具有至少两个相对的平坦表面、第一端部和第二端部；

用于点燃所述燃烧室中的所述可燃混合物的装置；

至少一个第一转子，具有第一端部、第二端部和细长开口，所述细长开口适于可滑动地容纳所述第一轴的所述平坦表面，其中所述转子可操作以响应于所述燃烧室中所述可燃混合物的燃烧而旋转，并且所述至少一个第一转子的所述第一端部和所述第二端部可旋转地并且密封地在所述燃烧室内与所述罩壳的所述内表面接触，以便在燃烧之前在所述混合室内压缩所述可燃混合物；

第二轴，具有至少一个开口、第一端部和第二端部，所述至少一个开口横向地延伸穿过所述第二轴，其中所述第一端部可旋转地安装在所述罩壳的端壁上，并且所述开口可定位地位于所述燃烧室的所述进气阀附近；

第三轴，具有至少一个开口、第一端部和第二端部，所述至少一个开口横向地延伸穿过所述第三轴，其中所述第一端部可旋转地安装在所述罩壳的端壁上，并且所述开口可定位地位于所述燃烧室的所述排气阀附近；

用于旋转所述第二轴和所述第三轴、以交替地将在所述第二轴和所述第三轴中的所述开口分别与所述进气阀口和所述排气阀口周期性地对准的装置；以及

混合室，其形成在所述罩壳内并具有进气阀口和排气阀口，所述混合室具有至少一个第二转子，所述至少一个第二转子具有第一端部和第二端部，其中所述至少一个第二转子可操作以响应于所述燃烧室中的所述可燃混合物的燃烧而旋转，并且所述至少一个第二转子的所述第一端部和所述第二端部可旋转地并且密封地在所述混合室内与所述罩壳的所述内表面接触，以便在通过所述混合室的所述排气阀口和所述燃烧室的所述进气阀口将所述混合物引入所述燃烧室中之前，容纳并混合所述混合物。

10.如权利要求9所述的转式燃烧系统，其中用于旋转所述第二轴和所述第三轴的所述装置包括：

第一齿轮，具有多个齿状构件和耦合装置，所述多个齿状构件在所述第一齿轮的外周上间隔设置，所述耦合装置放置在所述第一齿轮的旋转中心，并将所述第一齿轮耦合至所述第一轴的所述第二端部；

第二齿轮，具有多个齿状构件和耦合装置，所述多个齿状构件在所述第二齿轮的外周上间隔设置，所述耦合装置放置在所述第二齿轮的旋转中心，并将所述第二齿轮耦合至所述第二轴的所述第二端部；

第三齿轮，具有多个齿状构件和耦合装置，所述多个齿状构件在所述第三齿轮的外周上间隔设置，所述耦合装置放置在所述第三齿轮的旋转中心，并将所述第三齿轮耦合至所述第三轴的所述第二端部；

其中，在所述第一齿轮的相对两侧，所述第一齿轮的所述齿状构件分别与所述第二齿轮的所述齿状构件和所述第三齿轮的所述齿状构件啮合，并且所述第一齿轮在接收到来自所述第一轴的旋转能量时，可操作用于旋转所述第二齿轮和所述第三齿轮，所述旋转能量是由响应于所述燃烧室内的燃烧的燃烧力的所述转子的旋转而产生。

11.如权利要求10所述的转式燃烧系统，其中在所述第一齿轮、所述第二齿轮和所述第三齿轮上的所述齿状构件，配置用于间歇地旋转所述第二齿轮和所述第三齿轮，选择性地控制所述燃烧室中的开口与所述第二轴中的开口和所述第三轴中的开口对准的持续时间。

12.如权利要求9所述的转式燃烧系统，其中所述燃烧室和所述混合室均包括恒定直径和关于原点变化的半径，所述燃烧室的尺寸和形状被制成与所述燃烧室中用于燃烧的燃料的等级相适应。

13.如权利要求9所述的转式燃烧系统，其中，所述燃烧室和所述混合室的所述内表面具有恒定直径和与所述转子相对于所述燃烧室的长度相对应的半径，所述燃烧室的内表面的所述半径是从所述内表面半径的原点至所述内表面上的点的距离，所述转子适于绕所述原点旋转并滑动以连续地改变所述半径。

14.如权利要求9所述的转式燃烧系统，其中在将所述混合物引入所述燃烧室内之前，所述第二转子在所述混合室内压缩所述混合物。

15.如权利要求14所述的转式燃烧系统，其中所述第二转子与所述燃烧室的排气阀口流体相通，并被构造以由来自所述燃烧室的排气驱动，以便在所述混合室内压缩所述混合物。

16.如权利要求9所述的转式燃烧系统，包括间歇传动结构，所述间歇传动结构使用驱动两个间歇旋转齿轮的两个连续旋转的单齿正齿轮，以开启和关闭所述进气阀和所述排气阀。

17.如权利要求9所述的燃烧系统，其中所述转子具有轮廓表面，所述轮廓表面被成型以使第一转子部分的表面面积比相应的第二转子部分的表面面积更大，所述转子的表面的轮廓能够被成型为在所述系统的工作周期的膨胀阶段过程中，允许作用在所述第一转子部分上的力比作用在所述第二转子部分的力更多。

18.如权利要求9所述的燃烧系统，进一步包括后燃烧室，所述后燃烧室具有安装在位于所述后燃烧室中的轴上的至少一个第三转子，所述后燃烧室被构造以接收来自所述燃烧室的未燃烧的混合物并且压缩和燃烧所述未燃烧的混合物。

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