CN102678289A - 星旋式转动装置、发动机、气动马达及压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高膨胀比环形活塞空间的星旋式转动装置、发动机、气动马达及压缩机。本发明通过合理设置环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径的比值，及中心太阳轮的旋阀片与环形活塞空间直径的夹角，可以有效提高工作物质的膨胀比，缩小旋阀片临界区间的角度，进而提高星旋式转动装置的能源利用率。

Description

星旋式转动装置、发动机、气动马达及压缩机

技术领域

本发明涉及机械行业中发动机及气动马达等领域，尤其涉及一种高膨胀比环形活塞空间的星旋式转动装置、发动机、气动马达及压缩机。

背景技术

对于发动机领域来讲，主要有往复活塞式四冲程发动机、三角转子发动机、燃气轮机等等。在气动马达中的压缩机和泵的传统领域里，主要有柱塞式、叶片式、齿轮式、螺杆式和涡旋式等机械结构。人们在应用这些机械结构的同时。不断地进行改良和创新。

在本申请的申请人于2010年6月10日所提交的专利申请(专利申请号：201010196950.8)中，公开了一种星旋式流体马达或发动机和压缩机及泵。上述专利申请文件的全部内容纳入本申请内容作为参考。

现以流体马达为例，对上述专利申请的基本结构和工作原理作为本发明的现有技术进行描述。图1为本发明现有技术流体马达结构侧面断面的示意图。如图1所示，星旋式流体马达包括：一个含圆筒空腔的缸体1和由缸体两侧端盖2支撑的主轴3，缸体和两侧端盖之间通过密封圈4密封防流体泄漏，围绕主轴设有带动主轴转动的行星轮转动装置，缸体圆筒表面是围绕主轴的圆形表面，在缸体圆筒表面沿圆筒轴向设有旋阀片凹槽5，旋阀片凹槽5中安装有旋阀片6，旋阀片尾部端通过旋阀片支撑芯轴7固定在两侧端盖2上，旋阀片支撑芯轴与缸体圆筒轴向中心线平行设置，旋阀片头部端面是圆弧面6-1，旋阀片以旋阀片支撑芯轴7为中心沿旋阀片凹槽的一个纵向侧面5-1做扇面形摆动，在摆动过程中，旋阀片圆弧面与旋阀片凹槽的侧面接触，旋阀片凹槽底面至缸体外表面设有通孔作为动力源输入口1-1，在旋阀片支撑芯轴一侧的缸体上设置有从缸体内壁圆筒表面至缸体外表面的通孔作为动力源排出口1-2；行星轮转动装置包括：行星活塞轮8、行星活塞轮固定法兰9和中心太阳轮滚筒10；行星活塞轮是圆柱滚轮(以下简称滚柱行星活塞轮)，滚柱行星活塞轮转动固定于滚柱行星活塞轮固定法兰上，滚柱行星活塞轮通过轴承11滚动套在一个支承轴12上，支承轴12两端与滚柱行星活塞轮固定法兰连接固定，滚柱行星活塞轮固定法兰与缸体之间通过密封圈13密封，滚柱行星活塞轮固定法兰通过键18与主轴连接固定，由于滚柱行星活塞轮转动带动行星活塞轮固定法兰转动，滚柱行星活塞轮固定法兰转动带动主轴转动；中心太阳轮滚筒套住主轴设置在滚柱行星活塞轮和主轴之间，这样在中心太阳轮外圆筒面到缸体内圆筒面之间形成滚柱行星活塞轮转动的环形活塞空间19。主轴轴承14安装在缸体两侧的端盖2上，轴承前盖15和轴承后盖16封住两侧的端盖，主轴3贯穿的轴承前盖15内孔上镶嵌有一个防流体泄漏的运动用密封胶圈17，缸体两侧的端盖2被用螺钉紧固在缸体1上。

对于图1的流体马达，其工作过程如下：一个有压力的气体或液体从所述缸体的动力源输入口注入缸体旋阀片凹槽，气体或液体推动旋阀片以旋阀片支撑芯轴为中心沿旋阀片凹槽的一个侧面向下做扇面形摆动，旋阀片的头部推动行星活塞轮向前转动，随之有压力的气体或液体冲入环形活塞空间继续推动行星活塞轮向前沿环形活塞空间转动，向前转动行星活塞轮挤压气体或液体从动力源排出口排出，并且在由旋阀片向下摆动到中心太阳轮滚筒后隔开的相邻活塞空间形成气体或液体压差，行星活塞轮在向前转动的过程中压迫旋阀片向上摆动复位进入下一个往复周期。

上述专利申请的技术方案中，由于采用了圆环型液压(气压)缸，最大限度利用了机器外圆周空间，不仅半径大出力转矩大，流量大，出力恒定。此外，由于主要元器件活塞采用了滚动方式，从本质上减少了活塞与缸体的磨擦磨损，提高了密封可靠性，降低了能耗。

本领域的普通技术人员均应当知道：膨胀比是指活塞到达膨胀终点的有效环形活塞空间容积和同一活塞在环形活塞空间的进气点火位置的有效容积之比。图3为现有技术星旋式发动机中环形活塞空间的示意图。如图3所示的环形活塞空间中，每个活塞在旋转120°的范围内，约有60°无推力，这约60°的区间就是旋阀片临界区间。当其中一个活塞通过旋阀片临界区间时，只有另外一个活塞有推力发生作用。如图3所示环形活塞空间的膨胀比很小，仅仅约有2～3，因此，采用如图3所示环形活塞空间的发动机虽然可以运行，但是废气的残压过高，浪费的能量大，发动机的效率低。

此外，当旋阀片临界区间的角度过大时，会导致环形活塞空间的膨胀比较小。在上述情况下，滚柱行星活塞轮发生推力的有效工作角度过小，星旋式发动机或星旋式流体马达的出力随之降低，严重的话可能导致上述机械不能连续工作。

根据现有技术的另一个方面，如图3所示，在星旋式转动装置中，直接在气缸本体上加工旋阀片凹槽，从而导致气缸本体的刚度和强度降低。在膨胀比较小的情况下，上述加工方法是可行的。但是在大膨胀比情况下，尤其是在高温高压流体冲击下，采用上述加工方法的气缸本体容易产生变形，这将直接影响环形活塞空间的对称性，导致星旋式转动装置的效率降低，严重的话可能导致星旋式转动装置彻底瘫痪。

在实现本发明的过程中，申请人意识到现有技术中存在如下技术问题：滚柱行星活塞轮在环形活塞空间内滚动时，由于工作物质的膨胀比低，造成上述星旋式转动装置浪费能量大，能源利用率低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述缺陷，本发明提供了一种星旋式转动装置、发动机、气动马达及压缩机，以提高工作物质的膨胀比和设备的能源利用率。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供给了一种星旋式转动装置，该星旋式转动装置包括：含圆筒空腔的气缸和由气缸两侧的气缸密封端盖支撑的主轴，中心太阳轮套设于主轴上；中心太阳轮的外圆筒面及气缸的内圆筒面构成环形活塞空间，滚柱行星活塞轮以滚动方式置于环形活塞空间内；气缸的内圆筒面设有通过第一通孔与外界相连通的旋阀片凹槽；气缸内圆筒面还设有与外界相连通的第二通孔；旋阀片凹槽内设有旋阀片，旋阀片通过与主轴轴向中心线平行的旋阀片芯轴在闭合位置和张开位置之间摆动；滚柱行星活塞轮直径与环形活塞空间中线直径之比介于1∶4至1∶20之间，其中，环形活塞空间中线直径为环形活塞空间中心线构成圆周的直径。

优选地，本技术方案星旋式转动装置中，压于中心太阳轮外圆筒面的旋阀片与通过旋阀片支撑芯轴中心点的环形活塞空间直径的夹角介于20°至45°之间。

优选地，本技术方案星旋式转动装置中，气缸包括外侧的气缸本体和内侧的气缸套；环形活塞空间由中心太阳轮的外圆筒面及气缸套的内圆筒面构成；旋阀片凹槽由设置于气缸本体的子凹槽和设置于汽缸套的与子凹槽位置对应的方形通孔构成，子凹槽与方形通孔圆滑连接；子凹槽通过第一通孔与外界相连通。

优选地，本技术方案星旋式转动装置中，该星旋式转动装置还包括：旋阀片定位复位机构，位于环形活塞空间的外侧，用于复位和定位旋阀片于压住中心太阳轮的张开位置。

优选地，本技术方案星旋式转动装置中，滚柱行星活塞轮直径与环形活塞空间中线直径之比介于1∶8至1∶12之间。压于中心太阳轮外圆筒面的旋阀片与通过旋阀片支撑芯轴中心点的环形活塞空间直径的夹角为40°。

优选地，本技术方案星旋式转动装置中，缸体本体由中心段缸体本体、左侧缸体本体和右侧缸体本体连接而成；中心段缸体本体的内圆筒面设置子凹槽，左侧缸体本体和右侧缸体本体为圆筒形，并从中心段缸体本体两侧的夹紧中心段缸体本体；左侧缸体本体的右侧面和右侧缸体本体的左侧面将子凹槽的两侧密封。

优选地，本技术方案星旋式转动装置中，环形活塞空间内表面设有N个凹槽和N个与流体出口或流体入口相连通的第二通孔；N个凹槽分别通过第一通孔与流体入口或流体出口相连通；环形气缸内设有N+1个滚柱行星活塞轮；N大于等于2，每两个第一通孔之间和每两个第二通孔之间的角度均为360°/N。优选地，N＝2。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种包括上文的星旋式转动装置的星旋式发动机。该发动机中，第一通孔与燃烧室相连通，第二通孔与废气排出口相连通。优选地，环形活塞空间的膨胀比介于5至10之间。

优选地，本技术方案星旋式发动机中，燃烧室内设置高压电控喷油嘴和高压电控空气直喷嘴；高压电控喷油嘴，与燃烧室外的高压油轨相连接，用于向燃烧室中喷入预设压力的油燃气；以及高压电控空气直喷嘴，与燃烧室外的高压气轨相连接，用于向燃烧室中喷入预设压力的空气。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种包括上文的星旋式转动装置的脉冲式气动马达。该脉冲式气动马达中，第一通孔与脉冲式动力源流体的输入口相连通，第二通孔与脉冲式动力源流体的排出口相连通。优选地，环形活塞空间的膨胀比介于5至10之间。

优选地，本技术方案脉冲式气动马达中，脉冲式动力源流体为以下动力源之一：水、高压水蒸气、高压天然气、高压燃气或高压空气。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种包括上文的星旋式转动装置的星旋式压缩机。该星旋式压缩机中，第一通孔与压缩后的高压流体排出口相连通，第二通孔与压缩前的低压流体吸入口连通。

(三)有益效果

本发明星旋式转动装置、发动机、气动马达及压缩机中，通过合理设置环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径的比值，及中心太阳轮的旋阀片与环形活塞空间直径的夹角，可以有效提高工作物质的膨胀比，缩小旋阀片临界区间的角度，进而提高星旋式转动装置的能源利用率。

附图说明

图1为本发明现有技术流体马达结构侧面断面的示意图；

图2为本发明现有技术星旋式流体马达的示意图；

图3为现有技术星旋式发动机中环形活塞空间的示意图；

图4-1为本发明星旋式转动装置中，环形活塞空间的中线直径与滚柱直径的关系情况一的示意图；

图4-2a为本发明星旋式转动装置中，环形活塞空间的中线直径与滚柱直径的关系情况二状态1的示意图；

图4-2b为本发明星旋式转动装置中，环形活塞空间的中线直径与滚柱直径的关系情况二状态2的示意图；

图4-3为本发明星旋式转动装置中，环形活塞空间的中线直径与滚柱直径的关系情况三的示意图；

图4-4为本发明星旋式转动装置中，环形活塞空间的中线直径与滚柱直径的关系情况四的示意图；

图4-5为本发明星旋式转动装置中，环形活塞空间的中线直径与滚柱直径的关系情况五的示意图；

图4-6为本发明星旋式转动装置中，环形活塞空间的中线直径与滚柱直径的关系情况六的示意图；

图4-7为本发明星旋式转动装置中，环形活塞空间的中线直径与滚柱直径的关系情况七的示意图；

图5-1为本发明星旋式转动装置中，压于中心太阳轮的旋阀片与环形活塞空间直径夹角情况一的示意图；

图5-2为本发明星旋式转动装置中，压于中心太阳轮的旋阀片与环形活塞空间直径夹角情况二的示意图；

图5-3为本发明星旋式转动装置中，压于中心太阳轮的旋阀片与环形活塞空间直径夹角情况三的示意图；

图6为本发明实施例采用由缸体本体加缸套组成气缸的星旋式转动装置的结构示意图；

图7为本发明图14沿A-A方向的剖视图；

图8为本发明现有技术星旋式转动装置旋阀片复位机构的示意图；

图9为本发明星旋式转动装置中旋阀片定位复位机构实施例一的示意图；

图10为本发明星旋式转动装置中旋阀片定位复位机构实施例二的示意图；

图11为采用高膨胀比环形活塞空间的星旋式发动机的示意图；

图12-1为本发明星旋式发动机处于形成安定密闭进气待机空间工位的示意图；

图12-2为本发明星旋式发动机处于高压燃油气喷入工位的示意图；

图12-3为本发明星旋式发动机处于火花塞点火工位的示意图；

图12-4为本发明星旋式发动机处于燃烧后膨胀气体做功工位的示意图；

图12-5为本发明星旋式发动机处于残压废气滞留运行工位的示意图；

图12-6为本发明星旋式发动机处于残压废气排放工位的示意图；

图13-1为图11所示星旋式发动机气缸工作流程一的示意图；

图13-2为图11所示星旋式发动机气缸工作流程二的示意图；

图13-3为图11所示星旋式发动机气缸工作流程三的示意图；

图13-4为图11所示星旋式发动机气缸工作流程四的示意图；

图13-5为图11所示星旋式发动机气缸工作流程五的示意图；

图13-6为图11所示星旋式发动机气缸工作流程六的示意图；

图13-7为图11所示星旋式发动机气缸工作流程七的示意图；

图13-8为图11所示星旋式发动机气缸工作流程八的示意图；

图13-9为图11所示星旋式发动机气缸工作流程九的示意图；

图13-10为图11所示星旋式发动机气缸工作流程十的示意图；

图13-11为图11所示星旋式发动机气缸工作流程十一的示意图；

图13-12为图11所示星旋式发动机气缸工作流程十二的示意图；

图14为采用高膨胀比环形活塞空间的脉冲式气动马达的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，本申请将主要针对背景技术专利申请中星旋式转动装置的改进进行说明。为方便理解，首先将本申请文件中所涉及主要元件进行编号说明，如下所示：

1-气缸；                    1-1第一通孔；

1-2第二通孔；               2-气缸密封端盖；

3-主轴；                    4-密封圈；

5-凹槽；                    5-1-纵向侧面；

6-旋阀片；                  6-1-圆弧面；

7-旋阀片芯轴；              8-滚柱行星活塞轮；

9-滚柱行星活塞轮固定法兰；  10-中心太阳轮滚筒；

11-轴承；                   12-支承轴；

13-密封圈；                 14-主轴轴承；

15-轴承前盖内孔；           16-轴承后盖；

17-密封胶圈；               18-键；

19-环形活塞空间；    20-密封圈；

13-1-拉伸弹簧；      13-2-曲柄；

601-气缸套；         604-中心段缸体本体；

605-左侧缸体本体；   606-右侧缸体本体；

607-气缸密封圈；     701-子凹槽；

702-方形通孔；       901-固定销钉；

902-复位弹簧；       903-销轴；

904-曲柄；           905-冲击台；

906-定位块；         907-定位缓冲部；

1001-曲轴；          1002-复位弹簧；

1003-定位缓冲部；    1004-发动机总成支架板；

1101-高压电控喷油嘴；1102-高压油轨；

1103-高压气轨；      1104-高压电控喷气嘴；

1105-燃烧室；        1109-高压燃气流进口；

1110-电火花塞；      1401-高压电控喷气嘴；

1402-高压气轨。

在本发明的一示例性实施例中，公开了一种星旋式转动装置。该星旋式转动装置的主体结构与背景技术中所提到的专利申请(专利申请号：201010196950.8)的技术方案类似。相关的原理和详细构造可以参照背景技术的相关说明。本实施例星旋式转动装置包括：含圆筒空腔的气缸和由气缸两侧的气缸密封端盖支撑的主轴，中心太阳轮套设于主轴上；中心太阳轮的外圆筒面及气缸的内圆筒面构成环形活塞空间，滚柱行星活塞轮以滚动方式置于环形活塞空间内；气缸的内圆筒面设有通过第一通孔与外界相连通的旋阀片凹槽，气缸内圆筒面还设有直接与外界相连通的第二通孔；旋阀片凹槽内设有旋阀片，旋阀片通过与主轴轴向中心线平行的旋阀片芯轴在闭合位置和张开位置之间摆动。本实施例中，环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径之比介于1∶4至1∶20之间。

本实施例中，环形活塞空间中线直径为环形活塞空间中心线所形成圆周的直径。换句话说，环形活塞空间中线直径等于滚柱行星活塞轮在环形活塞空间内滚动过程中，其轴线上一点所经过路径形成圆形的直径。旋阀片在闭合位置和张开位置之间摆动的意思是：旋阀片可以位于上述旋阀片凹槽内的闭合位置或压在旋阀片太阳轮的张开位置，或闭合位置和张开位置之间的任一位置。并且，上述的第一(二)通孔可以为一个通孔，也可以为一组(多个)通孔，其主要功能是共同作为与外界进行物质能量交换的通路。

以下将以背景技术中提到的具有2组进气口和排气口、3个滚柱行星活塞轮的星旋式流体马达为例，对本发明星旋式转动装置进行详细说明。

首先对旋阀片的功能进行说明：1)当以等分180°相隔、固定在圆形定子壳体兼缸体内壁旋阀片凹槽内的旋阀片芯轴为轴做周期性摆动的两片旋阀片旋入两个滚柱行星活塞轮之间的环状空间时，就把这空间分成两个容积可变的工作室，利用这两个工作室内的流体压力差得以驱动密封在环状空间里的滚柱行星活塞轮运动，这是旋阀片的第一个功能；2)主轴每转动360°，三个滚柱行星活塞轮就循环交替通过两片旋阀片的摆动临界区间一次，其时三个滚柱行星活塞轮中的一个被流体压力推动，向主轴正常输送力矩，一个靠近正常贴紧中心太阳轮外圆柱表面上的旋阀片，另一个滚柱行星活塞轮正通过已被它推开退回圆形定子壳体兼缸体内壁旋阀片凹槽的旋阀片，滚柱行星活塞轮已经超越该旋阀片的头部，因此旋阀片在流体的压力下摆向工作室，顶在滚柱行星活塞轮上，产生由接触点力学矢量平行四边形所决定了的放大了的另一个推力，正是由于这力学放大机构的存在，那个靠近正常贴紧中心太阳轮外圆柱表面上的旋阀片的滚柱行星活塞轮或者旋阀片缓冲台才能有足够的推力把旋阀片推开，马达的工作室切换得以周而复始，马达才能连续旋转，这是旋阀片的第二个功能。

本发明星旋式转动装置中，环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径之比的合理范围应介于1∶4至1∶20之间。如果环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径之比大于1∶20，环形活塞空间的可靠性将较差，而滚柱行星活塞轮的出力也会受到影响。如果环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径之比小于1∶4，该星旋式转动装置就无法实现连续运转。

在下文中，将对环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径的比例关系进行详细分析。关于星旋式流体马达中，环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径的关系可以分为七种情况，分别如图4-1、图4-2、图4-3、图4-4、图4-5、图4-6、图4-7所示。为便于描述，令滚柱行星活塞轮的直径为d，环形活塞空间中线直径分别为ΦA、ΦB、ΦC、ΦD、ΦE、ΦF、ΦG；在设计时，通过调节、优化环形活塞空间的中线直径Φ和滚柱行星活塞轮直径d的比例，来对应不同流体马达的具体要求。

在图4-1至图4-7中，滚柱行星活塞轮夹在气缸内圆筒面和中心太阳轮外圆筒面之间，在绕主轴做逆时针方向旋转运动的同时沿顺时针方向自转；中心太阳轮则被自转的滚柱行星活塞轮带动做逆时针方向的旋转运动。旋阀片的运动则取决于滚柱行星活塞轮通过旋阀片临界区时和它的接触状况，旋阀片头部一直保持着和中心太阳轮外圆筒面相接触的趋势。

如图4-1所示：在星旋式转动装置的一个直径较大环形活塞空间的例子中，其环形活塞空间中线直径ΦA约为滚柱行星活塞轮直径d的7倍或者更大。在图中把行星活塞轮用双点划线表示它的B轮在下一个旋阀片临界区的位置，可以看出，它的旋转终点到起点的弧线距离较长，环形活塞空间的容积变化较大。上述特征适合于要求高膨胀比环形活塞空间的发动机、流体马达等运用。

如图4-2a所示：星旋式转动装置的环形活塞空间的直径ΦB已经大于临界尺寸4.35d，达到4.8d或者更大比值，由于当滚柱行星活塞轮A还没有进入下旋阀片临界区域时，上旋阀片已做逆时针方向旋转运动，其头部和滚柱行星活塞轮C的外圆相碰撞，产生由接触点力学矢量平行四边形所决定了的放大了的一个推力F3，F3可以变化最大超过F2，此时下旋阀片对滚柱行星活塞轮A的阻力F1等于零，滚柱行星活塞轮C和滚柱行星活塞轮B给出流体马达的最大动力输出；

如图4-2b所示：当滚柱行星活塞轮C停靠到中心太阳轮外圆柱面后，滚柱行星活塞轮C和滚柱行星活塞轮B同时有相同大小的推力，流体马达仍有较大动力的输出，并且在滚柱行星活塞轮A进入下旋阀片临界区域后，F2和F3的合力大于下旋阀片对滚柱行星活塞轮A的阻力F1，滚柱行星活塞轮A可以推开下旋阀片，流体马达可以连续运转。可以说，环形活塞空间的直径ΦB是星旋式转动装置的优选尺寸。

如图4-3所示：星旋式转动装置的环形活塞空间的直径处于一个临界状态的例子，滚柱行星活塞轮A进入下旋阀片临界区域，正要碰到它，在把它打开之前的一瞬间；此时的上旋阀片正做逆时针方向旋转运动，其头部刚好和滚柱行星活塞轮C的外圆相切，图4-3中，环形活塞空间的中线直径为ΦC，约为滚柱行星活塞轮直径d的4.35倍。在流体马达(液压马达或气动马达)的运转过程中，滚柱行星活塞轮B和C的推力F2等于F3，其合力大于下旋阀片对滚柱行星活塞轮A的阻力，因此，滚柱行星活塞轮A可以推开下旋阀片，流体马达可以连续运转。

如图4-4所示：滚柱行星活塞轮A进入下旋阀片临界区域，将要碰到下旋阀片，在把下旋阀片打开之前的一瞬间；此时的上旋阀片正做逆时针方向旋转运动，其头部和滚柱行星活塞轮C的外圆相碰撞，产生由接触点力学矢量平行四边形所决定了的放大了的一个推力，图中，环形活塞空间的中线直径为ΦD，约为4.3d。此时在输入的压力流体作用下，旋阀片头部对滚柱行星活塞轮C产生了巨大的“劈”推力F3，F3＞F1，F2+F3＞＞F1，体积较小的流体马达也能有较高的出力效果，故ΦD可为一优选临界尺寸，这是一个优先考虑流体马达体积限制性的技术方案。

如图4-5所示：环形活塞空间的中线直径为ΦE，约为3.9d。滚柱行星活塞轮A进入下旋阀片临界区域，正要碰到下旋阀片，在把下旋阀片打开之前的一瞬间；此时的上旋阀片正做逆时针方向旋转运动，其头部和滚柱行星活塞轮C的外圆上部相搭，但如图4-4那样的劈力学作用将大大减少。

如图4-6所示：环形活塞空间的中线直径为ΦF，约为3.5d。此时的滚柱行星活塞轮B的推力F2和滚柱行星活塞轮C的推力F3之和已经逆转成小于滚柱行星活塞轮A所受到的阻力F1、或者直径ΦF稍大出现等于滚柱行星活塞轮A所受到的阻力F1之时，该流体马达将停止工作，因此这种情况的尺寸不可取。

如图4-7所示：环形活塞空间的中线直径小到ΦG，约为3.0d时，会出现滚柱行星活塞轮A和滚柱行星活塞轮C同时处于旋阀片临界区域的情况，一旦旋阀片的头部同时离开中心太阳轮外圆柱面的话，就失去了把环状活塞空间分成两个容积可变的工作室的功能，也就失去了流体马达的功能，此技术方案在实际应用中不可行。

在根据本发明所设计的第一种型号的星旋式发动机中，设置滚柱行星活塞轮直径与环形活塞空间中线直径之比为1∶20，工作物质的膨胀比为11.5。模拟测试证明：该比例取值可以满足装配的需要，这是一种特大输出转矩、低转速的发动机。在根据本发明所设计的第二种型号的星旋式发动机中，设置滚柱行星活塞轮直径与环形活塞空间中线直径之比为1∶12，工作物质的膨胀比为7。模拟测试表明，该比例取值可以满足装配的需要，这是一种较大输出转矩、转速适中的发动机。在根据本发明所设计的第三种型号的星旋式发动机中，设置滚柱行星活塞轮直径与环形活塞空间中线直径之比为1∶8，工作物质的膨胀比为5。模拟测试证明：该比例取值可以满足装配的需要，这是一种输出转矩大而转速较高的发动机。在根据本发明所设计的第四种型号的星旋式发动机中，设置滚柱行星活塞轮直径与环形活塞空间中线直径之比为1∶4，工作物质的膨胀比为2.5。模拟测试表明，该比例取值可以满足装配的需要，这是一种超小体积的发动机。

由上述各项分析及实施例可知，为了实现提高工作物质膨胀比的目的，环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径之比的合理范围应介于1∶4至1∶20之间。优选地，综合各方面的因素，环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径之比介于1∶8至1∶12之间。

综上所述，通过合理设置环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径之比，不仅可以获得较大的膨胀比，使滚柱行星活塞轮能够顺利顶开旋阀片，而且可以缩小旋阀片临界区间的角度，延长滚柱行星活塞轮发生推力的有效工作角度，从而满足发动机、脉冲式流体马达的连续、高效运转的要求。

本发明中，压于中心太阳轮外圆筒面的旋阀片与通过旋阀片支撑芯轴中心点的环形活塞空间直径的夹角介于20°至45°之间。如果两者的夹角小于20°，旋阀片的可控性将受到影响。如果两者的夹角大于45°，则会造成旋阀片的临界区域过大，滚柱行星活塞轮发生推力的有效工作角度过小的问题。

在下文中，将对压于中心太阳轮外圆筒面的旋阀片与通过旋阀片支撑芯轴中心点的环形活塞空间直径的夹角进行详细分析。关于星旋式转动装置压于中心太阳轮的旋阀片与环形活塞空间直径夹角的讨论可以分为三种情况，分别如图5-1、图5-2、图5-3所示。

在如图5-1所示的情况下，旋阀片沿环形活塞空间直径方向配置，即旋阀片和环形活塞空间直径的夹角为0°。此时，旋阀片临界区域最小。但是，在此种情况下，旋阀片和太阳轮的接触不易控制。

在如图5-2所示的情况下，旋阀片和环形活塞空间直径的夹角为A，A介于20°至45°之间，此时，旋阀片临界区适中，并且旋阀片和太阳轮的接触也较易控制。优选地，旋阀片和气缸直径的夹角为40°左右。

在如图5-3所示的情况下，旋阀片处于和太阳轮相切的最远点，即旋阀片头部和太阳轮外圆柱表面的接触切点到旋阀片支撑芯轴中心点的距离为最长。在这种情况下，此时旋阀片临界区域最大，滚柱行星活塞轮工作时间太短，滚柱行星活塞轮发生推力的有效工作角度过小，星旋式发动机或星旋式流体马达的出力随之降低。

在根据本发明所设计的第一种型号的星旋式发动机中，设置旋阀片和环形活塞空间直径的夹角为45°，其旋阀片临界区角度为14°。在根据本发明所设计的第二种型号的星旋式发动机中，设置旋阀片和环形活塞空间直径的夹角为40°，其旋阀片临界区角度为23°。在根据本发明所设计的第三种型号的星旋式发动机中，设置旋阀片和环形活塞空间直径的夹角为35°，其旋阀片临界区角度为33°。在根据本发明所设计的第四种型号的星旋式发动机中，设置旋阀片和环形活塞空间直径的夹角为20°，其旋阀片临界区角度为60°。模拟测试证明：上述四种夹角的设计均可以满足装配的需要，稳定性和操控性良好。

由上述的分析可知：压于中心太阳轮外圆筒面的旋阀片与通过旋阀片支撑芯轴中心点的环形活塞空间直径的夹角介于20°至45°之间。优选地，压于中心太阳轮外圆筒面的旋阀片与通过旋阀片支撑芯轴中心点的环形活塞空间直径的夹角为40°。

综上所述，在本实施例中，通过合理设置旋阀片与环形活塞空间直径的夹角，一方面可以提高旋阀片的可控性，另一方面还可以尽可能减小旋阀片的临界区域，提高星旋式转动装置的效率，两方面之间取合适的平衡值。

为了克服直接在气缸本体上设置旋阀片凹槽所造成的气缸本体刚度和强度降低的问题，适应大膨胀比条件下对气缸刚度和强度参数的要求，根据本发明的另一个方面，对缸体进行了改进。图6为本发明实施例采用由缸体本体加缸套组成气缸的星旋式转动装置的结构示意图。图7为本发明图6沿A-A方向的剖视图。

图6中，为方便理解气缸的构成，以旋阀片6和行星活塞轮8作为参考。如图6和图7所示，气缸包括外侧的气缸本体和内侧的气缸套601。环形活塞空间19由中心太阳轮10的外圆筒面及气缸套601的内圆筒面构成；旋阀片凹槽5由设置于气缸本体的子凹槽701和设置于汽缸套601的与子凹槽701位置对应的方形通孔702构成，子凹槽701与方形通孔702圆滑连接。子凹槽701通过第一通孔与外界相连通。本实施例中，通过汽缸套601，可以减小加工旋阀片凹槽对缸体本体刚度和强度的影响，有利于星旋式转动装置在大膨胀比环境下运行。

如图6和图7所示，缸体本体由中心段缸体本体604、左侧缸体本体605和右侧缸体本体606连接而成。中心段缸体本体604内圆筒面设置子凹槽701。左侧缸体本体605和右侧缸体本体606为圆筒形，并从中心段缸体本体604两侧的夹紧中心段缸体本体604。左侧缸体本体605与中心段缸体本体604之间，和右侧缸体本体606与中心段缸体本体604之间均设置气缸密封圈607增强两者间的密封。左侧缸体本体605的右侧面和右侧缸体本体606的左侧面将子凹槽701的两侧密封。如图16所示，对于旋阀片凹槽，在其旋阀片芯轴一侧，子凹槽701与方形通孔702的深度之和大于旋阀片的厚度；在相对于其旋阀片芯轴一侧的另一侧，子凹槽701与方形通孔702的深度之和大于旋阀片的厚度。通过将缸体本体分解为三段，有利于整个气缸的装配和密封设置。

现有技术中，在缸体上没有缸套，直接在缸体上开旋阀片凹槽，缸体极易因加工应力而产生变形，尤其是在高温高压的大膨胀比工作环境下。本实施例采用一种中间开有供旋阀片活动的方形孔的汽缸套结构，而在汽缸套的外围，由于仍然保持了完整的高强度圆筒缸体，从而有助于强化气缸的刚度和强度，大大减小了变形。在工程实践中，汽缸套由高温耐磨损高强度的钢材制成，内圆筒面非常光滑。而缸体的材料和缸套不同，通常采用铸铁或铝合金。

根据本发明的另一个方面，还对星旋式转动装置中旋阀片的复位定位机构进行了改进。在背景技术所提到专利申请(专利申请号：201010196950.8)的技术方案中，公开了一种旋阀片复位结构。图8为本发明现有技术星旋式转动装置中旋阀片复位装置的示意图。该旋阀片复位装置是拉伸弹簧13-1。拉伸弹簧13-1一端通过曲柄13-2锁紧在旋阀片支撑芯轴7上，拉伸弹簧的另一端固定在缸体上。但是该结构会带来一些问题。由于拉伸弹簧的拉力作用，旋阀片在回到靠近中心太阳轮外圆筒面的位置时，往往会重重的打在中心太阳轮外圆筒面上，从而影响整套星旋式转动装置的可靠性。此外，旋阀片紧紧压住太阳轮外圆筒面，也会造成旋阀片和太阳轮外圆筒面之间的摩擦力加大，影响整套星旋式转动装置的效率。

图9为本发明星旋式转动装置旋阀片定位复位机构实施例一的示意图。如图9所示，旋阀片定位复位机构包括：曲柄904、复位弹簧902及定位缓冲部907。曲柄904与旋阀片芯轴垂直，曲柄中部与旋阀片芯轴伸出环形活塞空间的气缸密封端盖之外的轴端部分锁紧，从而将旋阀片在环形活塞空间内的转动传递至环形活塞空间外部。复位弹簧902的一端通过固定销钉901固定于缸体，复位弹簧902的另一端与曲柄的下部的销轴903相连接，该复位弹簧产生拉力来复位旋阀片位于张开位置。定位缓冲部7固定于缸体上，其一端的定位块906上的冲击台905抵接于旋阀片位于张开位置时对应的曲轴上部。该定位缓冲部907定位旋阀片位于张开位置时压住中心太阳轮的临界点，缓冲用于复位旋阀片的拉力。缓冲器909通过锁紧螺母8固定于定位缓冲部907，缓冲器909上面带有电子位置传感器。该电子位置传感器在收到旋阀片位于相关位置时，发出高压油气喷射信号。

图10为本发明星旋式转动装置旋阀片定位复位机构实施例二的示意图。如图10所示，旋阀片定位复位机构包括：曲轴1001、复位弹簧1002及定位缓冲部1003。曲柄1001与旋阀片芯轴垂直，其一端与旋阀片芯轴伸出环形活塞空间的气缸密封端盖之外的轴端部分锁紧，将旋阀片在环形活塞空间内的转动传递至环形活塞空间外部；复位弹簧1002，其一端固定于缸体，其另一端与曲柄的中部相连，该复位弹簧1002产生拉力来复位旋阀片位于张开位置；定位缓冲部1003，固定于发动机总成支架板1004上，其定位端抵接于旋阀片位于张开位置时对应的曲轴1001的另一端，该定位缓冲部1003定位旋阀片位于张开位置时压住中心太阳轮的临界点，缓冲用于复位旋阀片的拉力。其中，定位缓冲部1003的顶端螺母可以调节高度，以精密调节旋阀片的位置。此外，定位点到旋阀片支点的距离L2大于旋阀片本身的长度，从而可以更加精确的调整旋阀片头部和太阳轮的间隙。

图11为采用高膨胀比环形活塞空间的星旋式发动机的示意图。该图所示的星旋式发动机的膨胀比约为5～8左右；优选实施例如下：按照残留气压一般为0.3～0.5MPa以下的要求设计，点火燃烧的压力设定在1.5～4MPa范围之间。和传统的四冲程往复式活塞发动机(点火燃烧的压力在3.0～5.0MPa)相比，星旋式发动机的点火后燃烧压力并不高。但是，由于星旋式发动机的主轴驱动力矩半径大而恒定，没有传统曲轴的力矩半径从零开始的周期性不利变化和摩擦损耗，因此，星旋式发动机的出力水平反而会高于往复式四冲程活塞发动机。星旋式发动机的较低燃烧压力有利于机构强度设计和节油。如图11所示，为了增加气缸膨胀比，特意把燃烧室1105的容积变小，并且增加了设置与高压油轨1102相连接的高压电控喷油嘴1101和与高压气轨1103相连接的高压电控喷气嘴1104。燃油和空气进行混合后，环形活塞空间的旋阀片6必有一个处在适合进油燃烧的位置，在预设的时机，打开旋阀片6，燃油混合气由高压燃气流进口1109进入环形活塞空间，电火花塞1110点火，发动机就可以起动并连续运行，这对于发动机的起动运行是很有利的。

该星旋式发动机具有六个工位：

(1)形成稳定密闭进气待机空间工位，如图12-1所示；

(2)高压燃油气喷入工位，如图12-2所示；

(3)火花塞点火工位，如图12-3所示；

(4)燃烧后的燃气膨胀做功工位，如图12-4所示；

(5)残压废气滞留运行工位，如图12-5所示；

(6)滞留残压气体排放工位，如图12-6所示。

可见，星旋式发动机没有吸气和压缩冲程，必须要有高压电控喷油嘴和高压电控喷气嘴来向气缸直喷供油供气。本发明星旋式发动机没有传统发动机的气门开/闭合进气气流的不利影响，只要增加高压电控喷气嘴，加上高压电控喷油嘴的联合作用，就可以达到空燃比14.7∶1的最佳组合。这对于提供发动机的经济性和动力性来说，具有重大意义。下文将以图11所示的星旋式发动机为例，对星旋式转动装置的关键工作流程进行详细说明：

流程一：如图13-1所示，旋阀片I头部落在中心太阳轮外圆筒表面上，形成稳定密闭进气待机空间。此时活塞C被热气体膨胀推动，产生的推力为F3。活塞A和B之间的残压气体在等待进入排放区域。

流程二：如图13-2所示，高压燃气在一瞬间从进气口a喷入气缸，对活塞A产生初始推力F1。此时，活塞C的推力F3在减小。

流程三：如图13-3所示，火花塞点火，进入的高压燃气燃烧，对活塞A产生燃气最大推力F1。活塞A和活塞C的推力之和乘上其旋转半径R，构成了发动机转子的最大扭矩。

流程四，如图13-4所示，燃烧后的燃气继续膨胀做功，对活塞A产生的推力F1逐渐减小接近平均值。此时，旋阀片II和活塞C之间环形气缸里的燃气的压力也降低到接近残压的低位，对活塞C的推力也相应地降低到最小值。活塞B进入旋阀片的临界区域，先导棒最先接触旋阀片，准备将旋阀片顶开。活塞A和C的推力F1和F3之和远大于旋阀片II的临界阻力。

流程五：如图13-5所示，先导棒最先接触旋阀片II，将旋阀片II顶开。旋阀片II被顶开后，旋阀片II的头部和中心太阳轮的外圆筒表面脱离，产生一个间隙为Δ1，活塞B、C之间的环形活塞空间被连成一片，残压燃气留在其中。

流程六：如图13-6所示，在活塞A的推力F1推动下，活塞B把旋阀片II完全压入缸体的旋阀片II槽腔中。

流程七：如图13-7所示，旋阀片II头部落到太阳轮外圆表面上，形成稳定的密闭进气空间，此时活塞A被燃气膨胀推动，产生的推力为F1。

流程八：如图13-8所示，高压燃油气在一瞬间从进气口b喷入气缸，对活塞B产生初始推力F2。此时活塞A的推力F1在减小。

流程九：如图13-9所示，火花塞点火，进入的高压燃气燃烧。对活塞B产生燃气最大推力F2。活塞A和活塞B的推力之和乘上其旋转半径，构成了发动机转子的最大扭矩。

流程十：如图13-10所示，燃烧后的燃气继续膨胀做功，对活塞B产生的推力F2渐降减少接近平均值。此时，旋阀片I和活塞A之间环形气缸里的燃气膨胀的体积已达到最大值，而燃气的压力也降低到接近残压的低位，对活塞A的推力也相应地已降到了最小值。活塞C进入旋阀片I的临界区域，先导棒最先接触旋阀片I，准备将旋阀片I顶开。活塞A和B的推力F1、F2之和远大于旋阀片I的临界阻力。滚柱行星活塞轮C和B之间滞留残压气体开始排放。

流程十一：如图13-11所示，先导棒最先接触旋阀片I，将旋阀片I顶开。旋阀片I被顶开后，旋阀片I的头部和中心太阳轮的外圆表面脱离，产生一个间隙为Δ2，活塞A、C之间的环形活塞空间空间被连成一片，残压燃气留在其中。

流程十二：如图13-12所示，在活塞B的推力F2推动下，活塞C把旋阀片I完全压入缸体的旋阀片I槽腔中。

星旋式发动机的详细工作流程说明如上。作为压力优选的一个例子如下：点火前瞬间高压喷入燃气压力6～8kgf/cm²，气缸膨胀比5～8，燃烧压1.5～4MPa，膨胀后残压小于0.3～0.5MPa。每圈行程中，滚柱行星活塞轮共经过旋阀片临界区6次，每个滚柱行星活塞轮经过两次旋阀片临界区。每个活塞120°范围里约有35°无推力，当一个滚柱行星活塞轮通过旋阀片临界区时，另外两个滚柱行星活塞轮都在工作。

根据本发明的另一个方面，如图14所示，还提供了一种包括上文中所提到的星旋式转动装置的脉冲式气动马达。此类脉冲式气动马达中，动力源流体，例如水蒸气、天然气、燃气和空气等高压气体。第一通孔与脉冲式的高压气流入口相连通，进而与高压气轨1402相连通。通过控制阀门的开关(在本图例中是用高压电控喷气嘴1401)，动力源流体被间歇性地、即所谓脉冲式地提供给马达。第二通孔与脉冲式的高压气流出口相连通。其结构特征和工作流程除了无需用高压喷油嘴、电火花塞点火和配备燃烧室之外，与星旋式发动机类似，此处不再赘述。而动力源流体中的高压燃气、高压天然气、空气可以为从地下开采出来的带有一定动能的气体。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种包括上文中所提到的星旋式转动装置的星旋式压缩机。该星旋式压缩机中，第一通孔与压缩后的高压流体排出口相连通，第二通孔与压缩前的低压流体吸入口连通，滚柱行星活塞轮直径与环形活塞空间中线直径之比介于1∶4至1∶20之间，通过合理设置环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径的比值，可以提高流体的压缩比，其结构类似，此处不再赘述。

综上所述，本发明中，通过合理设置环形活塞空间中线直径与滚柱行星活塞轮直径的比值，及中心太阳轮的旋阀片与环形活塞空间直径的夹角，可以有效提高设备的能源利用率。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种星旋式转动装置，其特征在于，该星旋式转动装置包括：含圆筒空腔的气缸和由所述气缸两侧的气缸密封端盖支撑的主轴，中心太阳轮套设于所述主轴上；

所述中心太阳轮的外圆筒面及所述气缸的内圆筒面构成环形活塞空间，滚柱行星活塞轮以滚动方式置于所述环形活塞空间内；

所述气缸的内圆筒面设有通过第一通孔与外界相连通的旋阀片凹槽；所述气缸内圆筒面还设有与外界相连通的第二通孔；

所述旋阀片凹槽内设有旋阀片，所述旋阀片通过与所述主轴轴向中心线平行的旋阀片芯轴在闭合位置和张开位置之间摆动；

所述滚柱行星活塞轮直径与环形活塞空间中线直径之比介于1∶4至1∶20之间，其中，所述环形活塞空间中线直径为所述环形活塞空间中心线构成圆周的直径。

2.根据权利要求1所述的星旋式转动装置，其特征在于：压于所述中心太阳轮外圆筒面的所述旋阀片与通过旋阀片支撑芯轴中心点的所述环形活塞空间直径的夹角介于20°至45°之间。

3.根据权利要求1所述的星旋式转动装置，其特征在于：所述气缸包括外侧的气缸本体和内侧的气缸套；

所述环形活塞空间由所述中心太阳轮的外圆筒面及所述气缸套的内圆筒面构成；

所述旋阀片凹槽由设置于所述气缸本体的子凹槽和设置于所述汽缸套的与所述子凹槽位置对应的方形通孔构成，所述子凹槽与所述方形通孔圆滑连接；所述子凹槽通过所述第一通孔与外界相连通。

4.根据权利要求1所述的星旋式转动装置，其特征在于，该星旋式转动装置还包括：

旋阀片定位复位机构，位于所述环形活塞空间的外侧，用于复位和定位所述旋阀片于压住所述中心太阳轮的张开位置。

5.根据权利要求1所述的星旋式转动装置，其特征在于：所述滚柱行星活塞轮直径与环形活塞空间中线直径之比介于1∶8至1∶12之间。

6.根据权利要求2所述的星旋式转动装置，其特征在于：压于所述中心太阳轮外圆筒面的所述旋阀片与通过旋阀片支撑芯轴中心点的所述环形活塞空间直径的夹角为40°。

7.根据权利要求3所述的星旋式转动装置，其特征在于：

所述缸体本体由中心段缸体本体、左侧缸体本体和右侧缸体本体连接而成；所述中心段缸体本体的内圆筒面设置所述子凹槽，

所述左侧缸体本体和所述右侧缸体本体为圆筒形，并从所述中心段缸体本体两侧的夹紧所述中心段缸体本体；

所述左侧缸体本体的右侧面和所述右侧缸体本体的左侧面将所述子凹槽的两侧密封。

8.根据权利要求7所述的星旋式转动装置，其特征在于：对于所述旋阀片凹槽，

在其旋阀片芯轴一侧，所述子凹槽与所述方形通孔的深度之和大于旋阀片的厚度；

在相对于其旋阀片芯轴一侧的另一侧，所述子凹槽与所述方形通孔的深度之和大于旋阀片的厚度。

9.根据权利要求4所述的星旋式转动装置，其特征在于，所述旋阀片定位复位机构包括：曲柄、复位部及定位缓冲部；

所述曲柄与所述旋阀片芯轴垂直，曲柄中部与所述旋阀片芯轴伸出所述环形活塞空间的气缸密封端盖之外的轴端部分锁紧；

复位部，为一复位弹簧，复位弹簧固定端固定于所述缸体，复位弹簧拉伸端与所述曲柄的下部复位端相连；

定位缓冲部，固定于所述缸体上，定位缓冲部定位端抵接于所述旋阀片位于张开位置时所对应的所述曲轴的上部定位端。

10.根据权利要求4所述的星旋式转动装置，其特征在于，所述旋阀片定位复位机构包括：曲轴、复位部及定位缓冲部；

所述曲轴与所述旋阀片芯轴垂直，曲轴传递端与所述旋阀片芯轴伸出所述环形活塞空间的气缸密封端盖之外的轴端部分锁紧；

复位部，为一复位弹簧，复位弹簧固定端固定于所述缸体，复位弹簧拉伸端与所述曲轴的中部复位端相连；

定位缓冲部，固定于所述缸体上，定位缓冲部定位端抵接于所述旋阀片位于张开位置时所对应的所述曲轴的定位端。

11.根据权利要求10所述的星旋式转动装置，其特征在于，所述曲轴的长度大于所述旋阀片垂直于所述旋阀片芯轴方向的长度。

12.根据权利要求10所述的星旋式转动装置，其特征在于，所述定位缓冲部的定位端的定位距离可调节。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的星旋式转动装置，其特征在于：

所述环形活塞空间内表面设有N个所述凹槽和N个与流体出口或流体入口相连通的所述第二通孔；所述N个凹槽分别通过第一通孔与流体入口或流体出口相连通；所述环形气缸内设有N+1个所述滚柱行星活塞轮；

所述N大于等于2，每两个所述第一通孔之间和每两个所述第二通孔之间的角度均为360°/N。

14.根据权利要求13所述的星旋式转动装置，其特征在于：所述N＝2。

15.一种星旋式发动机，其特征在于：包括权利要求1至14中任一项所述的星旋式转动装置，所述第一通孔与燃烧室相连通，所述第二通孔与废气排出口相连通。

16.根据权利要求15所述的星旋式发动机，其特征在于：所述环形活塞空间的膨胀比介于5至10之间。

17.根据权利要求15或16所述的星旋式发动机，其特征在于：所述燃烧室内设置高压电控喷油嘴和高压电控空气直喷嘴；

所述高压电控喷油嘴，与所述燃烧室外的高压油轨相连接，用于向所述燃烧室中喷入预设压力的油燃气；以及

所述高压电控空气直喷嘴，与所述燃烧室外的高压气轨相连接，用于向所述燃烧室中喷入预设压力的空气。

18.一种脉冲式气动马达，其特征在于：包括权利要求1至14中任一项所述的星旋式转动装置，所述第一通孔与脉冲式动力源流体的输入口相连通，所述第二通孔与脉冲式动力源流体的排出口相连通。

19.根据权利要求18所述的脉冲式气动马达，其特征在于：所述环形活塞空间的膨胀比介于5至10之间。

20.根据权利要求18或19所述的脉冲式气动马达，其特征在于：所述脉冲式动力源流体为以下动力源之一：高压水蒸气、高压天然气、高压燃气或高压空气。

21.一种星旋式压缩机，其特征在于：包括权利要求1至14中任一项所述的星旋式转动装置，所述第一通孔与压缩后的高压流体排出口相连通，所述第二通孔与压缩前的低压流体吸入口连通。

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