CN103038451B - 用于压缩和减压的旋转装置 - Google Patents

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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps

Abstract

用于压缩和减压的旋转装置，该旋转装置包括盘形的转子（2）和盘形的摆动元件（4），转子（2）具有垂直于转子（2）的平面并且位于定位平面（1）内的第一旋转轴线（3），摆动元件具有第二旋转轴线（5）。在定位平面（1）中，所述第二旋转轴线（5）与第一旋转轴线（3）成夹角（α）。此外，球形的壳体（8）呈现为环绕转子（2）和摆动元件（4），并且与转子（2）和摆动元件（4）结合形成四个压缩（减压）腔。连接体（6）将转子（2）和摆动元件（4）定位在壳体（8）内。旋转装置还包括动力驱动件（9）和机械连接件，以向旋转装置传递动力或从旋转装置获取动力。此外，旋转装置适于与发电机元件无缝集成，以发电或用电。

Description

用于压缩和减压的旋转装置
技术领域
本发明涉及用于压缩和减压的旋转装置，并且涉及连身（电子）泵（compact（electrical）pump）、压缩机、涡轮、燃烧机和发电机的结构。
背景技术
英国专利GB-A-2052639描述了一种旋转装置，该旋转装置产生不同容积，并且所述旋转装置可以用作内燃机或泵。所述旋转装置包括球形的壳体，该球形的壳体设置有口（ports），所述球形的壳体内设置有旋转板和圆柱盘，该圆柱盘具有一体的轴线。所述旋转板的转动的旋转轴线以及所述圆柱盘的转动的旋转轴线互成角度。在每种情况下，所述旋转板的一侧形成有两个腔，该两个腔的体积随着所述圆柱盘绕所述轴线转动而变化。所述旋转板和所述圆柱盘可以通过滑块相对滑动。
德国专利DE-2608479公开了一种球形的电机/泵。整个描述基于用于输入/输出电能的一根电机轴O。所述电机的输入部分和输出部分结合在所述电机的定子部分内。
日本专利JP-A-2001355401公开了一种球形的旋转电机。所述专利也展示了输入部分、输出部分和点火装置（ignition）。往复盘绕轴旋转，所述轴用于驱动或用于获取动力。
国际专利WO2006/067588描述了一种人造心脏，该人造心脏具有盘形的旋转板（rotatingshutter）、盘形的振动板（oscillatingshutter）和导向环，所述盘形的振动板通过铰接与所述盘形的旋转板在两个板的平面内相连，所述导向环与所述振动板相连。可以以电机的方式或利用引起的肌肉收缩通过导向环驱动所述人造心脏。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种旋转装置，该旋转装置是紧凑的，可以高效地操作并且可以容易地制造。
根据本发明，提供一种序言中所描述的旋转装置，该旋转装置包括：
-盘形的转子，该盘形的转子具有第一旋转轴线，该第一旋转轴线与所述转子的平面垂直，并且所述第一旋转轴线位于定位平面内；
-大致盘形的摆动元件，该盘形的摆动元件具有第二旋转轴线，该第二旋转轴线位于所述盘形的摆动元件的平面内，并且所述第二旋转轴线位于所述定位平面内，其中所述第二旋转轴线与在所述定位平面内与所述第一旋转轴线成夹角（α）；
-大致球形的壳体，该大致球形的壳体环绕所述转子和所述摆动元件，并且所述壳体与所述转子和所述摆动元件相结合形成四个压缩（减压）腔；
-连接体，该连接体将所述转子和所述摆动元件能够相对于彼此滑动地定位在所述壳体内，并且所述连接体将所述四个压缩（减压）腔密封；
其中，所述旋转装置还包括动力驱动件和位于该动力驱动件和所述转子之间的机械连接件（例如，齿轮、带，等），其中，所述动力驱动件构造为向所述旋转装置传递动力，或者从所述旋转装置获取动力。
在另一方面，本发明涉及一种用于操作根据此处描述的任意一种实施方式的旋转装置的方法，该方法包括通过所述盘形的转子从所述旋转装置获取动力，或者通过所述盘形的转子向所述旋转装置提供动力。
由于所述转子的均匀移动，可以有效地从所述旋转装置的动力关闭，或者向所述旋转装置传递动力。这种构造可以用作涡轮机、压缩机、泵或燃烧机。与设置有曲轴或者根据所述汪克尔原理的进行操作的旋转装置相比，通过本发明的实施方式，可以获得更小的系统，并且可以获得更高的效率。
附图说明
现在将参照附图通过多个示例性实施方式更详细地描述本发明，其中：
图1展示了根据本发明的旋转装置的实施方式的剖视立体图；
图2展示了图1中的旋转装置的俯视图；
图3展示了本发明另一种实施方式的旋转装置的一部分的立体图；
图4展示了图3中所示的旋转装置的俯视图的全剖视图；
图5展示了另一种实施方式的旋转装置的俯视图，所述旋转装置具有一体的摆动元件（swingelement）；
图6展示了图5中的实施方式的变形的俯视图；
图7展示了所述旋转装置的另一种实施方式的俯视图，该旋转装置具有一体的转子元件；
图8展示了图7中实施方式的变形的俯视图；
图9展示了具有发电机的实施方式的俯视图；
图10展示了根据本发明的旋转装置内的压缩和减压的状态图；
图11展示了基于根据本发明的旋转装置的电机内的压缩、减压和气流的状态图；
图12展示了基于根据本发明的旋转装置的可选电机内的压缩、减压和气流的状态图。
具体实施方式
可以利用新的立体机构（three-dimensionalmechanism）描述根据本发明的旋转装置的实施方式，所述新的立体机构使得可以紧凑和有效的压缩和减压。所述机构利用球形、平移和旋转机构，并且所述机构被命名为STaR（SphericalTranslationandRotation（球面平移和旋转））机构。此外，还描述了执行所述STaR机构的各种实施方式的方法。
描述完新的STaR机构之后，也详细说明了具有增加的入口、冲洗口（flushport）和出口的实施方式。与所述STaR机构相结合，它们形成了新一代涡轮机、压缩机、泵、燃烧机和发电机的结构的基础。
如上所述，所述STaR机构尤其可以用作现有活塞/曲轴和汪克尔结构（Wankelconstruction）的有效替换。与现有的活塞/曲轴发动机相比，新的所述STaR机构的优点尤其在于：
1、紧凑、尺寸小，从而可以构造更小的发动机。
2、由于利用了旋转，所以降低了部件之间的能量转移。这使得部件更轻和/或旋转速度更高。
3、振动小，旋转很大程度地避免了现有发动机固有的摇晃和振动。
与现有的汪克尔结构相比，新的所述STaR机构的其他优点在于：
A、旋转活塞和缸筒壁（drumwall）之间没有可能导致泄漏的点连接（punctiformconnection）。
B、燃烧室的形状使得可以快速膨胀，并因此防止高温和相关的热量及能量损失。
本发明的实施方式可以获得比现有燃烧机更高的效率。
本申请中描述的所述STaR机构可以与发电机元件相结合。所述发电机的定子或定子部可以结合在所述STaR的壳体中。所述发电机的转子或转子部可以结合在所述STaR的壳体中。
通过驱动所述STaR机构（例如，利用气流、液流和/或燃烧），可以通过所述转子的转动发电。相反地，也可以利用电能驱动所述STaR机构的转子。因此，例如，可以构造连身泵或紧凑的压缩机。
利用两种形式的示例性应用为STaR燃烧机，该STaR燃烧机中增加了定子元件和转子元件。这使得可以启动所述STaR燃烧机，随后可以获取电力，这对于例如紧凑的增程发动机（RangeExtender）的结构是理想的。
图1展示了所述旋转装置的第一种实施方式的立体图，并且图2展示了剖视图。立体的所述STaR机构的基本方案由两个互相制约的盘2、盘4形成，盘2和盘4均以球形的方式旋转。盘形的转子2（在本说明书的其余部分中也被称作转子盘）和大致盘形的摆动元件4（在本说明书的其余部分中也被称作摆动盘）中的每一个都具有独立的旋转轴线（分别为第一旋转轴线3和第二旋转轴线5，见下文），并且盘形的转子2和大致盘形的摆动元件4通过连接体6（在本说明书的其余部分中也被称作接合件（joiner））互相连接以防止泄漏点。上述组件封闭在大致球形的壳体8内，该壳体8环绕转子2和摆动元件4，并且，壳体8与转子2和摆动元件4结合形成四个压缩（减压）腔。带有壳体8、转子盘2、摆动盘4和接合件6的所述机构一共形成四个旋转压缩/减压腔，并且所述机构适于构造紧凑且高效的涡轮机、压缩机、泵和电机。
出于说明的目的，图1展示了定位平面（orientationplane）1，该定位平面1也是图2中的剖视图的作图平面。转子盘2绕（假想的）第一旋转轴线3旋转，该第一旋转轴线3垂直于盘形的转子2的平面，并且位于定位平面1内。转子盘2的中部设置有孔，该孔容纳将转子盘2和摆动盘4彼此相连的接合件6。摆动盘4绕第二旋转轴线5旋转，该第二旋转轴线5位于摆动盘4自身以及定位平面1所在的平面内。第二旋转轴线5与第一旋转轴线3在定位平面1内成夹角α。摆动盘4的平面具有实体表面，并且与转子盘2相交。
盘形的转子2和盘形的摆动元件4通过接合件6彼此相连，以防止多个压缩（减压）腔之间的泄漏。所述接合件将转子2和摆动元件4定位在壳体8内，以可以相对彼此滑动。在图1和图2中所示的实施方式中，接合件6关于旋转轴线7回转对称，该旋转轴线7位于转子2的平面内。接合件6被摆动盘4分割，并且接合件6包括，例如，两个相同的部件，该两个相同的部件位于摆动盘4的任意一侧。
所述组件由球形壳体8封闭，并且形成四个腔，该四个腔根据旋转盘2、接合件6和摆动盘4的转动而相继膨胀和压缩。压缩比取决于旋转轴线3和摆动轴线5之间的夹角α、旋转盘2的厚度、摆动盘4的厚度和接合件6的直径。
转子盘2的重心、摆动盘4的重心和接合件6的重心位于封闭的壳体8的中心。这防止因旋转导致的离心力而产生的接合面上的压力和摩擦。
可以随意地选择转子盘2和摆动盘4的厚度以及接合件6的侧壁的厚度，上述部件在整个宽度上彼此相邻，并且没有形成点连接，而所述点连接可能根据压缩和减压而形成潜在的泄漏。
在图1和图2中所示的实施方式中，连接体6为具有纵轴线7的大致圆柱体。连接体6设置有槽形（或矩形）开口2a，以将摆动元件4可滑动地容纳在槽形的开口2a中（如图2中所示），并且连接体6设置有与纵轴线7同轴的外表面，该外表面与转子2可滑动地接触。在本实施方式中，转子2的目的在于提供矩形的开口2b，连接体6可以在矩形的开口2b中移动。连接体6的纵轴线7在转子2的平面内。如上所述，连接体6确保压缩（减压）腔良好且可靠的密封。各种元件的有限尺寸（finitedimension）导致的是平面密封而非（例如汪克尔发动机中的）点密封。球形壳体8中的连接体6与转子2同步转动。在图1和图2中所示的实施方式中，连接体6的端部包括环形面，该环形面具有与壳体的内曲度相同的曲度。
由于转子2、摆动元件4和连接体6之间的彼此（可滑动）的连接，以及第一旋转轴线3和第二旋转轴线5的固定取向，装配在转子平面内的接合件6随转子2在其转动平面内的转动而被带动。接合件6因此带动摆动盘4。在这种情况下，接合体6绕自身的轴线7旋转，并且滑动摆动盘4穿过接合体6，从而穿过所述转子平面。通过这种方法，转子2的每侧都形成两个腔，并且随着旋转而按照下表交替地发生压缩和膨胀。
以角度表示的转子位置 腔II（见图2） 腔I（见图2）
000-090 压缩 膨胀
090-180 压缩 膨胀
180-270 膨胀 压缩
270-360 膨胀 压缩
通过利用紧凑的STaR机构，并通过将所述定子元件和转子元件结合在所述壳体和转子中，利用所述转子作为驱动装置制造紧凑的电STaR系统。作为对比，当利用摆动轴线（第二旋转轴线5）作为与其他设备的连接件时，可以制造具有独立功能的独立系统，该独立系统占用更多的空间。
此外，在传统的机构中，出于驱动的目的，优选地，转子盘2在摆动盘4上方。下面的公式展示了摆动盘4的加速和减速需要较少的能量传递，因此使得部件间较少的能量传递。这种选择的结果是，可以实现较轻的结构和/或较高的转速。
-在基础的STaR版本（version）中，用作驱动的转子盘2：
绕对称轴线（第一旋转轴线3,垂直于所述转子盘的自身平面）旋转的转子盘2的转动惯量（momentofinertia）：
I=1/2*M*R2
绕对称轴线（第二旋转轴线5，在所述摆动盘的自身平面内）旋转的摆动盘4的转动惯量：
I=1/4*M*R2+1/12*M*D2
在所述公式中，I代表转动惯量，M代表质量，R表示半径，并且D代表盘2、4的厚度。
厚度D小于半径R，并且因此摆动盘4的转动惯量稍大于转子盘2的转动惯量的一半。
压缩比取决于假想的转子轴线3和摆动轴线5之间的夹角α、转子盘2的厚度、摆动盘4的厚度和接合件6的直径。由于转子盘2、摆动盘4和接合件之间的能量传递的幅值，所以夹角α不应太大。
为了在夹角α为极值时获得足够的压缩，必须将所述腔的容积减小相同的值。可以通过以下多种方式实现：
-通过加宽转子盘2；
-通过转子盘2的径向延伸；
-通过将摆动盘4和壳体8内的环绕物覆盖在摆动轴线5的外侧。
至今，由于在燃烧时与燃料混合物的有效接触面积更大，所以无覆盖的径向延伸是优选的。
作为上述考虑的结果，因此，根据本发明的实施方式的旋转装置还设置有动力驱动件9，该动力驱动件9与转子2通过机械连接（例如，齿轮、驱动带等）相连，并且动力驱动件9用于将动力传递至所述旋转装置，或者从所述旋转装置获取动力。在图1中，所示动力驱动件9展示为与转子2的外缘接合的轮（在这种情况下，转子2延伸穿过壳体8，在任意情况下，转子2在动力驱动件9的位置处延伸穿过壳体8）。然而，通常所述动力驱动件可以为与转子2机械接合的元件。有多种可能的动力/能量传递的方法，并且例如动力驱动件9可以构造为环绕转子2的带或直角啮合件。由于转子2的均匀移动，所以可以简单输入和断开动力。
对于即将生效的旋转装置，从上述公式中还可以进一步推导出，由于转动的加速和减速导致的从摆动盘4和接合件6传递动能或动能被传递至摆动盘4和接合件6，所以夹角α不应过大。以实例说明，夹角α小于80°。在另一种实施方式中，由于所述旋转装置的可以调节的特性（例如，可以根据当前的操作条件优化所述旋转装置），所以可以在操作过程中调节夹角α。
在本发明的另一种实施方式中，进行调整，以在夹角α为极值时获得足够大的压缩。这通过减小所述腔的容积来实现（例如，通过减小容积元件（volume-reducingelement）11来实现）。在一种变形中，可以通过在转子2的整个表面上增加转子2的厚度来实现，而在另一种变形中，可以通过沿径向方向延伸转子2来实现。此外，在两种变形中，可以将额外的压缩帽11（compressioncap）用作减小容积元件11的一种实施方式，压缩帽11在每个压缩腔内，且与转子2（如图2中虚线所示）或摆动元件4相连。具有径向延伸的转子2以及可选的压缩帽的变形的优点为在燃烧时，有效的接触表面更大，并且能量传递的力矩（momentforenergytransfer）更大。
可以对壳体8的球形形状作其他修改。在一种实施方式中，球形的壳体8沿第二旋转轴线5变平（flattened），摆动元件4也相应的调整。球形壳体8以垂直于第二旋转轴线5的方向继续变平直至到达转子2。壳体8的形状的调整可以不关于转子2对称，因此形成具有不同性能的两对压缩腔。
在参照图1和图2描述的实施方式中，描述了STaR机构的基本原理。由于转子2的均匀运动，摆动盘4和接合件6承受加速和减速，从而导致（有限的）动能传递。
另一种摆动盘4均匀转动的实施方式实现所述旋转装置的另一种最优形式。这可以通过转动轴线3和摆动轴线5一对一（机械）连接的方式（例如通过利用正确尺寸的轴、齿轮和传动装置的方式）来实现。现在动能传递以及相关的能量损失限于跟随转子2和摆动盘4的接合件6。在这种情况下，接合件6不仅在转子2的平面内转动以可以跟随摆动盘4，而且现在接合件6可以在转子2的平面内绕第一旋转轴线3滑动，以使摆动盘4可以均匀旋转。
图3展示了根据本实施方式的旋转装置的一部分的简化立体图。再一次，展示了定位平面1，转子2的第一旋转轴线3位于定位平面1内。转子盘2再次绕垂直于转子2的平面的（假想的）第一旋转轴线3旋转。在转子2的中心，设置开口2c，连接体（接合件）6容纳在开口2c内。开口2c为大致沙漏形，因此所述连接体可以绕转子2的第一旋转轴线3往复旋转（就是说，连接件6的纵轴线7可以在转子2的平面内往复）。在一种实施例中，沙漏形的锥度（taper）为7°。其他实施方式具有锥度在5°至10°之间的锥形形状。
接合件6再次将转子盘2和摆动盘4彼此连接。摆动盘4绕位于该摆动盘4自身平面内的第二旋转轴线5旋转。图4展示了沿定位平面1的剖视图，在定位平面1内所述旋转装置的所有元件都是可见的。如同上述实施方式中的情况，摆动盘4具有实体表面，并与转子2相交。转子轴线3和摆动轴线5都在定位平面1内，并且转子轴线3和摆动轴线5之间的夹角用夹角α表示。
在本实施方式中，接合件6在转子2的平面内旋转，以可以跟随摆动盘4。接合件6还在转子2的平面内滑动，以可以跟随所述摆动盘的均匀旋转。为了实现上述动作，接合件6设置有四个（或根据图中的两个）凸缘6a，该四个凸缘6a与转子2的平面的一部分滑动地重叠。这确保所述旋转装置的所述四个压缩腔之间的符合要求的密封。
在本实施方式中，也可以具有容积减小元件11，并且该容积减小元件11可以以与图1和图2中的实施方式相似的方式构造。在另一种实施方式中，容积减小元件11可以与凸缘6a形成一体，并且可以形成为单个元件。
仍然是在本实施方式中，压缩比取决于转子轴线3和摆动轴线5之间的夹角α、转子盘2的厚度、摆动盘4的厚度和接合件6的直径。
利用额外的元件，因此STaR机构还适于通过均匀移动摆动轴线5来传递动力或获取动力。然后提供一种用于压缩和减压的旋转装置，该旋转装置包括：
-盘形的转子2，该转子2具有第一旋转轴线3，该第一旋转轴线3垂直于转子2的平面，并且位于定位平面1内；
-大致盘形的摆动元件4，该摆动元件4具有第二旋转轴线5，该第二旋转轴线5位于盘形的摆动元件4的平面内，并且第二旋转轴线5位于定位平面1内，其中第二旋转轴线5在定位平面1内与第一旋转轴线3成夹角α；
-大致球形的壳体8，该壳体8环绕转子2和摆动元件4，并且与之结合形成四个压缩（减压）腔；
-连接体6，该连接体6将转子2和摆动元件4定位为在壳体8内相对于彼此滑动，并且所述连接体将所述四个压缩（减压）腔密封；
其中，转子2设置有大致沙漏形的开口2c，连接体6容纳在开口2c中，以可以移动，并且其中所述装置还设置有动力驱动件9和位于该动力驱动件9和（具有第二旋转轴线5的）摆动元件4之间的机械连接件，其中所述动力驱动件构造为向所述旋转装置传递动力或从所述旋转装置获取动力。
如同参照图1和图2所描述的实施方式的情况，可以有多个变形，例如改变所述压缩比。参照图3和图4描述的实施方式的优点为转子盘2和摆动盘4都适于实施开口结构（portconstruction），该开口结构用于向所述压缩腔内供应液体，以及将液体排出所述压缩腔。在参照图1和图2所描述的实施方式中，与转子2的均匀旋转相比，由于将不利地影响所述转动惯量和所述动能传递，所以摆动盘4不太适于用于增加构建开口。
在上述实施方式中，使用了三个部件，即，转子盘2、摆动盘4和接合件6。所述STaR机构还使得可以与这些部件相结合。因此，两个移动的部件代替三个移动的部件，因此泄漏点更少。
图5和图6展示了另外两种实施方式，其中摆动盘4与接合件6结合，以形成整个一体的摆动件21，该摆动件21可以相对于转子2转动。在这种结构中，整个的摆动元件21的摆动盘部分绕摆动轴线5旋转。由于摆动盘4不再滑动穿过接合件6，现在接合件6也必须滑动穿过自身的摆动轴线5。在图5和图6中，已经分别展示了基本构造（比较图2）和优化结构（比较图3）。壳体8中的轴颈22满足需要，并且完全物理连续的摆动轴线并不是必须的，轴颈22与整个摆动元件21的摆动盘部分中的相应的槽相接合。
图6中的实施方式还展示了与修改后的接合件6相结合的转子2可以设置有导向件2a，作为图3中的实施方式中凸缘6a的替代，该导向件2a可以在转子2内的空间中移动，以吸收9整个摆动元件21的（平移）移动。
图7和图8展示了另外两种实施方式，其中转子盘2与接合件6相结合，形成整个一体的旋转元件25。在这种构造中，摆动盘4绕整个的旋转元件25（接合件/转子结合体）旋转。由于摆动盘4不再滑动穿过接合件6，摆动盘4还必须滑动越过其自身的摆动轴线5。在图7和图8中，已经再一次地分别展示了基本构造（参见图2）和优化结构（参见图3）。壳体8中的轴颈22满足需要，并且完全物理连续的摆动轴线并不是必须的，轴颈22与摆动盘4中的相应的槽相接合。
图9展示了根据本发明的旋转装置的另一种实施方式，其中所述旋转装置还包括发电机30。发电机30可以用于（例如，通过图1和图2中所示的动力驱动件9）与所述旋转装置相结合而发电。可选地，发电机30可以用于驱动所述旋转装置。根据一种实施方式，如图9所示，发电机30的一个或多个元件与所述旋转装置形成一体。在本实施方式中，发电机30包括定子部31和转子部32，通过转子2驱动转子部32，并且定子部31与所述旋转装置的所述壳体相连。
明显地，定子部31和转子部32还可以定位在壳体8外侧。在图9中所示的实施方式中，如上所述，定子部31和转子部32还可以用作容积减小元件11的替代方式。
如同本领域技术人员将知道的，随着定子部31和转子部32的磁极和电磁极的改变以及磁极数量的改变，发电机30可以构造为多种形式。
图10展示了当将所述旋转装置用作涡轮机、压缩机或泵时的多个口的状态图。在本实施方式中，封闭的壳体8上设置有两个口16，即，一个入口16b和一个出口16a。旋转的口带（portbelt）15中相对应的槽打开和封闭入口16b和出口16a。所述两个腔交替地使用所述入口和所述出口，并且利用罗马数字I、II标示的两个腔以相反的次序收缩和膨胀。当腔达到其最小容积时，所述入口封闭，所述出口打开，以允许多余的压力逸出，随后循环重新开始。结合图7，下表给出了两个腔在转子2每隔90度（即，在图7中所示的0°、90°、180°和270°四个位置）时的状态。
以角度表示的位置 腔I 腔II
000 开始膨胀 开始压缩
090 膨胀 压缩
180 膨胀结束，开始压缩 压缩结束，开始膨胀
270 压缩 膨胀
360 压缩结束→000 膨胀结束→000
在转子2一侧的两个腔也遵循相同的模式，并且180°反相。由于具有STaR机构的所述旋转装置一共包括四个腔，因此产生可以用于例如蒸汽机或蒸汽火车的四腔涡轮机。所述旋转装置以对称地方式运转。由于所述入口上的超压（excesspressure），所以产生了旋转能。在本实施方式中，动力传递至一个或多个口16，动力驱动件9构造为从所述旋转装置获取动力。
相反地，如果转子2通过外部动力源（通过动力驱动件9，参见参照图1和图2中的实施方式的描述）发动，体积收缩并释放，并产生了压缩机或泵。在本实施方式中，动力驱动件9构造为驱动所述转子，从而在一个口或多个口上发电。
在具体的实施方式中，口带15与摆动盘4相连。此处，口16的宽度选择为与摆动盘4的厚度相等。由于这种选择，所述槽占据所述腔的整个宽度，并且封闭壳体8上的孔已经足够。如果这种结构用作涡轮机的结构，一个口16设置为提供所述超压，另一个口16设置为释放所述超压。
在另一种实施方式中，所述旋转装置用作燃烧机。在第一种变形中，产生一种燃烧机，转子2每次转动所述燃烧机具有一个工作冲程。STaR机构的这种应用图示地展示在图11的状态图中，并且这种应用具有用于爆炸混合物的入口16b、用于燃烧气体的出口16a和冲洗孔16c。一个腔（图11中的罗马数字I）用于压缩、燃烧和释放（2冲程汽缸），并且另一个腔（图11中的罗马数字II）用于通过所述冲洗口吸入、压缩和运输至所述燃烧腔（2冲程曲轴箱）。在本实施方式中，所述旋转装置在转子2的一侧设置有三个口带15a至15c，并且与出口16a、入口16b和冲洗口16c联合。
入口16b可以仅用于入口腔II。冲洗时间后，由于膨胀产生真空，并且燃烧混合物通过入口16b充满吸入腔。只要所述入口腔II达到最大容积，入口16b封闭，并且开始压缩（挤压）。当入口腔II达到最小容积时，冲洗口打开，并且燃烧混合物运输至燃烧腔I内。
出口16a可以仅用于燃烧腔I。只要燃烧腔I达到最大容积，燃烧混合物通过冲洗口16c充满燃烧腔I。然后，压缩是有效的，直至达到最小容积并且发生点火为止。由于燃烧，所述燃烧腔I膨胀，直至出口16a打开并且所述燃烧混合物可以逸出为止。在腔I达到其最大容积前发生上述情况。在最大容积时，出口16a再次封闭，并且循环再次开始。
完整的构造包括转子2的每一侧的一对腔室，并且因此形成一种2汽缸2冲程的变形。图11展示了燃烧腔I和吸入腔II每隔45度（即，0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°）的状态。下表包括主要描述。在本实施例中，选择口16a至口16c的位置以及口带15a-15c中的开口的位置，以使得旋转的3/4用于燃烧腔I的膨胀，旋转的1/4用于释放。
位置 燃烧腔I 吸入腔II
000 燃烧时刻 入口封闭
045 燃烧-膨胀 燃烧气压缩
090 燃烧-膨胀 燃烧气压缩
135 出口打开 燃烧气压缩
180 出口封闭，并且冲洗口打开 冲洗口打开，运输至所述燃烧腔
225 接收填充，并且冲洗口封闭 冲洗口关闭，并且开始抽真空
270 压缩 抽真空
315 压缩 入口打开并且开始吸入
360 →000 →000
对于传统的2冲程发动机，所述出口在冲洗阶段时也是打开的。此外，所述出口仅在所述冲洗口封闭后封闭，并因此形成潜在的泄漏。利用本应用，可以防止这些情况。除了STaR机构的效率优势，还可以实现额外的入口和出口最优化。
在第二种变形中，所述旋转装置用作具有每两个回转一个工作冲程的燃烧机。本应用（状态图12中图示地解释了所述应用）具有用于爆炸混合物的入口16b和用于燃烧气的出口16a。转子2一侧的两个腔I、II都使用入口16b和出口16a。口带15a、15b以转子2转速的一半旋转。这通过例如在壳体8内旋转的外部口带15a、15b实现。通过例如与转子2相连并由因子（factor）2引起的齿轮的驱动是有效的。如同当前的4冲程发动机的惯例一样，两个腔I、II因此分别具有自身的吸入-压缩-爆炸-吹（SSBB）循环。
在一种实施方式中，所述旋转装置在转子2的一侧设置有两个口带15a、15b，该口带15a、15b以转子2的角速度的一半绕第一旋转轴线3旋转，并且将出口16a和入口16b关联。
在整个入口冲程（吸入）中，入口16b时打开的。然后发生压缩（挤压）冲程，该压缩冲程后是点火和燃烧（爆炸）冲程。出口16a打开，并且燃烧气被赶出（吹），并且所述循环关闭。
完整的构造包括所述转子的每一侧上的一对腔I、II，并因此形成一种四气缸4冲程的变形。图12展示了转子2每隔90度（即，口带15a、15b每隔45度）的状态。下表提供了简要说明。
位置 腔I 腔II
000 吹结束-开始吸入 吹
090 吸入 吹结束-开始吸入
180 吸入结束-开始压缩 吸入
270 压缩 吸入结束-开始压缩
360 压缩结束-开始爆炸 压缩
450 爆炸 压缩结束-开始爆炸
540 爆炸结束-开始吹 爆炸
630 吹 爆炸结束-开始吹
720 →000 →000
本发明已经通过示例性实施方式参照附图进行了上述描述。说明书和附图应当被认为是展示可能的实施方式，并且不应认为是对保护范围的限制。
描述的实施方式的其他变形是可能的，并且对于阅读并研究说明书和附图后可以实施本发明的本领域技术人员来说是清楚的。

Claims (18)

1.用于压缩和减压的旋转装置，该旋转装置包括：
盘形的转子(2)，该转子(2)具有第一旋转轴线(3)，该第一旋转轴线(3)垂直于所述转子(2)的平面，并且位于定位平面(1)内；
大致盘形的摆动元件(4)，该摆动元件(4)具有第二旋转轴线(5)，该第二旋转轴线(5)位于所述盘形的摆动元件(4)的平面内，并且位于所述定位平面(1)内，其中，所述第二旋转轴线(5)与所述第一旋转轴线(3)在所述定位平面(1)内成夹角(α)；
大致球形的壳体(8)，该球形的壳体(8)环绕所述转子(2)和所述摆动元件(4)，并且所述壳体(8)与所述转子(2)和所述摆动元件(4)相结合形成四个腔室；
所述旋转装置的每个腔室还包括在所述壳体(8)内的一个或多个口(16)；和
连接体(6)，该连接体(6)将所述转子(2)和所述摆动元件(4)相对于彼此可滑动地定位在所述壳体(8)内，并且将四个所述腔室密封；
其中，所述旋转装置还设置有动力驱动件(9)和位于该动力驱动件(9)和所述转子(2)之间的机械连接件，其中，所述动力驱动件(9)构造为向所述旋转装置传递动力或从所述旋转装置获取动力，
其中，所述旋转装置还包括具有转子部(32)和定子部(31)的发电机(30)，并且所述发电机(30)的所述转子部(32)和所述定子部(31)的一个或多个与所述旋转装置在所述壳体(8)的内侧形成一体，使得所述转子(2)驱动所述发电机(30)的所述转子部(32)。
2.根据权利要求1所述的旋转装置，其中，所述连接体(6)为具有纵轴线(7)的大致的圆柱体，其中，所述连接体(6)设置有槽形开口(2b；2c)，以将所述摆动元件(4)可滑动地容纳在所述槽形开口(2b；2c)内，并且所述连接体(6)设置有与所述纵轴线(7)共轴的外表面，该外表面与所述转子(2)接合，其中所述连接体(6)的纵轴线(7)位于所述转子(2)的平面内。
3.根据权利要求1或2所述的旋转装置，其中，所述转子(2)设置有矩形的开口(2b)，所述连接体(6)容纳在所述矩形的开口(2b)内，以能够移动。
4.根据权利要求1或2所述的旋转装置，其中，所述转子(2)设置有大致沙漏形的开口(2c)，所述连接体(6)容纳在所述大致沙漏形的开口(2c)中，以能够移动。
5.根据权利要求1所述的旋转装置，其中，所述夹角(α)小于80°。
6.根据权利要求1所述的旋转装置，其中，能够通过移动所述第二旋转轴线(5)调整所述夹角(α)。
7.根据权利要求1所述的旋转装置，其中，所述腔室设置有容积减小元件(11)。
8.根据权利要求1所述的旋转装置，其中，所述球形的壳体(8)沿所述第二旋转轴线(5)变平。
9.根据权利要求1所述的旋转装置，其中，所述动力驱动件(9)构造为驱动所述转子(2)，因此在所述一个或多个口(16)上产生动力。
10.根据权利要求1所述的旋转装置，其中，动力被传递至所述一个或多个口(16)，并且所述动力驱动件(9)构造为从所述旋转装置获取动力。
11.根据权利要求1所述的旋转装置，该旋转装置还包括口带(15)，该口带(15)能够相对于所述壳体(8)旋转地容纳在所述壳体(8)中，并且所述口带(15)包括对应于所述壳体(8)中的所述一个或多个口(16)的槽。
12.根据权利要求11所述的旋转装置，其中，所述口带(15)具有与所述转子(2)相连的机械连接件。
13.根据权利要求11所述的旋转装置，其中，所述口带(15)具有与所述摆动元件(4)相连的机械连接件。
14.根据权利要求1所述的旋转装置，所述转子(2)的一侧设置有三个口带(15a-15c)，并且该三个口带(15a-15c)与出口(16a)、入口(16b)和冲洗口(16c)关联。
15.根据权利要求1所述的旋转装置，所述转子(2)的一侧设置有两个口带(15a，15b)，所述口带(15a，15b)构造为以所述转子(2)的角速度的一半的角速度围绕所述第一旋转轴线(3)旋转，并且所述两个口带(15a，15b)与出口(16a)和入口(16b)关联。
16.根据权利要求1所述的旋转装置，其中，所述连接体(6)和所述摆动元件(4)形成一个一体摆动元件(21)。
17.根据权利要求1所述的旋转装置，其中，所述连接体(6)和所述转子(2)形成一个一体旋转元件(25)。
18.根据权利要求1所述的旋转装置，其中，所述定子部与所述旋转装置的所述壳体相连。
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