CN104632286A - 圆形缸径向隔离流体机构及包括其的装置 - Google Patents

圆形缸径向隔离流体机构及包括其的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种圆形缸径向隔离流体机构，包括圆形气缸和非满缸旋转体，所述非满缸旋转体设置在所述圆形气缸内，在所述圆形气缸上设工质入口和工质出口，在所述圆形气缸上设置隔离体座口，在所述隔离体座口处设置隔离体，所述隔离体受往复控制装置控制。本发明所公开的圆形缸径向隔离流体机构摩擦小，使用寿命长。

Description

圆形缸径向隔离流体机构及包括其的装置
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其涉及一种圆形缸径向隔离流体机构，本发明还涉及包括所述圆形缸径向隔离流体机构的发动机和压气机。
背景技术
传统滚动转子流体机构的隔离体是受复位弹簧和缸内旋转结构体的侧面轮廓线控制，这样润滑困难，影响此类机构的使用寿命和效率，因此，需要发明一种新型流体机构。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
方案1，一种圆形缸径向隔离流体机构，包括圆形气缸和非满缸旋转体，所述非满缸旋转体设置在所述圆形气缸内，在所述圆形气缸上设工质入口和工质出口，在所述圆形气缸上设置隔离体座口，在所述隔离体座口处设置隔离体，所述隔离体受往复控制装置控制。
方案2，在方案1的基础上，所述隔离体与所述非满缸旋转体接触密封配合。
方案3，在方案1的基础上，所述隔离体与所述非满缸旋转体非接触密封配合。
方案4，在方案1的基础上，所述非满缸旋转体设为对称非满缸旋转体。
方案5，在方案4的基础上，所述对称非满缸旋转体设为椭圆对称旋转体或设为凸轮对称旋转体。
方案6，在方案1的基础上，所述非满缸旋转体设为正圆偏心旋转体或设为非正圆偏心旋转体。
方案7，在方案6的基础上，当所述非满缸旋转体设为非正圆偏心旋转体时，所述非正圆偏心旋转体设为椭圆偏心旋转体或设为凸轮偏心旋转体。
方案8，在方案1的基础上，所述往复控制装置设为与所述非满缸旋转体具有相同轮廓线的缸外旋转体。
方案9，在方案1的基础上，所述往复控制装置设为曲柄连杆控制装置。
方案10，在方案9的基础上，所述曲柄连杆控制装置设为曲柄连杆往复件机构。
方案11，在方案9的基础上，所述曲柄连杆控制装置设为曲柄连杆机构。
方案12，在方案9的基础上，所述曲柄连杆控制装置设为曲柄连杆齿轮齿条摆动件机构。
方案13，在方案9的基础上，所述曲柄连杆控制装置设为曲柄连杆摆杆摆动件机构。
方案14，在方案1的基础上，所述往复控制装置设为凸轮控制机构。
方案15，在方案1的基础上，所述往复控制装置设为偏心旋转行星控制机构。
方案16，在方案1的基础上，所述往复控制装置设为斜盘控制机构。
方案17，在方案1的基础上，所述隔离体以所述往复控制装置的静止点为心的近心点和远心点与所述隔离体以所述非满缸旋转体的静止点为心的近心点和远心点分别对应。
方案18，在方案1的基础上，所述圆形缸径向隔离流体机构设为液体泵。
方案19，在方案1的基础上，所述圆形缸径向隔离流体机构设为液体马达。
方案20，一种包括方案1至19中任一方案所述圆形缸径向隔离流体机构的发动机，所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口与高压工质源连通。
方案21，在方案20的基础上，在所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口和所述高压工质源之间的连通通道上设置工质控制阀。
方案22，在方案20或21的基础上，所述高压工质源设为间歇燃烧室或设为连续燃烧室。
方案23，一种包括方案1至19中任一方案所述圆形缸径向隔离流体机构的发动机，所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质出口经燃烧室与另外所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口连通。
方案24，在方案23的基础上，所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质出口经工质控制阀再经燃烧室与另外所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口连通。
方案25，在方案23或24的基础上，所述工质出口与所述燃烧室连通的所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口与速度型压气机的工质出口连通，所述工质入口与所述燃烧室连通的所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质出口与速度型做功机构的工质入口连通。
方案26，在方案25的基础上，所述速度型做功机构和所述工质出口与所述燃烧室连通的所述圆形缸径向隔离流体机构联动设置。
方案27，在方案25的基础上，所述速度型做功机构和所述速度型压气机联动设置。
方案28，在方案25的基础上，所述工质出口与所述燃烧室连通的所述圆形缸径向隔离流体机构和所述工质入口与所述燃烧室连通的所述圆形缸径向隔离流体机构联动设置。
方案29，在方案28的基础上，所述工质出口与所述燃烧室连通的所述圆形缸径向隔离流体机构、所述工质入口与所述燃烧室连通的所述圆形缸径向隔离流体机构和所述速度型做功机构三者联动设置。
方案30，在方案25的基础上，所述速度型压气机设为多级速度型压气机。
方案31，在方案25的基础上，所述速度型做功机构设为多级速度型做功机构。
方案32，一种包括方案1至19中任一方案所述圆形缸径向隔离流体机构的发动机，所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质出口经燃烧室与此所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口连通。
方案33，在方案32的基础上，所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质出口经工质控制阀再经燃烧室与此所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口连通。
方案34，一种包括方案1至19中任一方案所述圆形缸径向隔离流体机构的压气机，在所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质出口处设排气控制阀。
本发明中，所谓的“圆形气缸”是指在与气缸中心线相垂直的平面内气缸的内侧轮廓线为圆形的一切气缸，包括等径圆形气缸和非等径圆形气缸，例如：圆柱形气缸、圆锥形气缸、圆台形气缸和球面圆形气缸。
本发明中，用与所述圆形气缸的轴线平行的剖面剖切所述圆形气缸形成的轮廓线可以为任意形状。
本发明中，所谓的“非满缸旋转体”是指在与所述圆形气缸中心线相垂直的平面上外轮廓线所构成的面积小于所述圆形气缸内面积且至少一处与所述圆形气缸内侧壁相密封配合的旋转体。
本发明中，所述非满缸旋转体与所述圆形气缸的内侧壁密封配合的区域为侧面配合区，所述非满缸旋转体未与所述圆形气缸的内侧壁密封配合仅与所述隔离体密封配合的区域为侧面非配合区。
本发明中，一个所述侧面配合区和一个所述侧面非配合区构成一个工作区。
本发明中，通过所述非满缸旋转体的轴线的平面剖切所述非满缸旋转体时所形成的剖面在轴线方向上的尺寸可以是任意的，例如所述剖面可以是椭圆形、圆形、矩形，也可以是随半径的增加在轴线方向上尺寸增加的形状等等，从而所述非满缸旋转体可以是盘形、球形、椭球形、橄榄球形等等。
本发明中，所谓的“密封配合”是指接触密封配合和非接触密封配合，例如：接触有润滑剂滑动密封配合、接触无润滑剂滑动密封配合、接触自润滑滑动密封配合、接触有润滑剂滚动密封配合、接触无润滑剂滚动密封配合、接触自润滑滚动密封配合、非接触密封配合。
本发明中，所谓的“非接触密封配合”是指在不接触的前提下，两者间隙尽可能小的配合关系，间隙的具体尺寸应根据加工精度、相关部件应力的影响、相关部件温度的影响等公知技术决定。
本发明中，所谓的“往复控制装置”不包括由复位弹簧和所述非满缸旋转体侧面构成的对所述隔离体进行控制的控制装置。
本发明中，所谓的“凸轮控制机构”包括偏心轴控制机构。
本发明中，所谓的“在所述圆形气缸上设工质入口和工质出口”是指在所述圆形气缸的端面或侧面上设工质入口，并在所述圆形气缸的端面或侧面上设工质出口。
本发明中，在一个所述圆形气缸上可以设置一个或两个以上所述工质入口。
本发明中，在一个所述圆形气缸上可以设置一个或两个以上所述工质出口。
本发明中，所谓的“隔离体座口”是指与所述隔离体具有配合关系的开口。
本发明中，可选择性地根据所述工作区的个数，在所述圆形气缸的侧壁上设置所述隔离体座口，在每个所述隔离体座口处设置所述隔离体，一个所述工作区至少设置一个所述隔离体座口、至少设置一个所述隔离体、至少设置一个所述工质入口和至少设置一个所述工质出口。
本发明中，可选择性地使两个以上所述工作区共用同一个所述隔离体、同一个所述工质入口和同一个所述工质出口。
本发明中，所谓的“工质控制阀”包括逆止阀(单向阀)。
本发明中，所谓的“近心点”是指离某一点最近的位置。
本发明中，所谓的“远心点”是指离某一点最远的位置。
本发明中，所谓的“A与B联动设置”是指A与B相互有驱动作用，包括共轴设置。
本发明中，某个数值A以上和某个数值A以下均包括本数A。
本发明人根据热力学的基本原理以及对宇宙现象的观察认为：在没有外部因素影响的前提下，热不可能百分之百的转换成其它任何形式的能量或物质。传统热力学第二定律中只阐述了在没有外部因素影响的前提下，热不能百分之百的转换成功，这一定律是正确的，但是是片面的。可以用通俗的语言将热定义为能量的最低形式，或者简称为这是宇宙的垃圾。经分析，本发明人还认为：任何生物(动物、植物、微生物、病毒和细菌)的生长过程都是放热的。经分析，本发明人还认为：任何一个过程或任何一个循环(不局限于热力学过程，例如化学反应过程、生物化学反应过程、光化学反应过程、生物生长过程、植物生长过程都包括在内)其最大做功能力守恒，本发明人认为没有光合作用的植物生长过程是不能提高其做功能力的，也就是说，豆芽的做功能力是不可能高于豆子的做功能力加上其吸收的养分的做功能力之和；之所以一棵树木的做功能力要大于树苗的做功能力，是因为阳光以光合作用的形式参与了由树苗到树木的生长过程。
本发明人认为：热机工作的基本逻辑是收敛—受热—发散。所谓收敛是工质的密度的增加过程，例如冷凝、压缩均属收敛过程，在同样的压力下，温度低的工质收敛程度大；所谓受热就是工质的吸热过程；所谓发散是指工质的密度降低的过程，例如膨胀或喷射。任何一个发散过程都会形成做功能力的降低，例如，气态的空气的做功能力要远远低于液态空气的做功能力；甲醇加水加中等温度的热生成一氧化碳和氢气，虽然所生成的一氧化碳和氢气的燃烧热大于甲醇的燃烧热20％左右，但其做功能力大于甲醇的做功能力的比例则微乎其微，其原因在于这一过程虽然吸了20％左右的热，但是生成物一氧化碳和氢气的发散程度远远大于甲醇。因此，利用温度不高的热参加化学反应是没有办法有效提高生成物的做功能力的。
本发明人认为：距离增加是熵增加的过程，冷热源之间的距离也影响效率，距离小效率高，距离大效率低。
本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。
本发明的有益效果如下:
本发明的摩擦小，使用寿命长。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图3是本发明实施例3的结构示意图；
图4是本发明实施例4的结构示意图；
图5.1、5.2、5.3、5.4是本发明实施例5的结构示意图；
图6.1、6.2、6.3、6.4是本发明实施例6的结构示意图；
图7是本发明实施例7的结构示意图；
图8是本发明实施例8的结构示意图；
图9是本发明实施例9的结构示意图；
图10是本发明实施例10的结构示意图；
图11是本发明实施例11的结构示意图；
图12是本发明实施例12的结构示意图；
图13是本发明实施例13的结构示意图；
图中：
1圆形气缸、2非满缸旋转体、211椭圆对称旋转体、221正圆偏心旋转体、3圆形缸径向隔离流体机构的工质入口、4圆形缸径向隔离流体机构的工质出口、5隔离体座口、6隔离体、7往复控制装置、8缸外旋转体、91曲柄连杆往复件机构、92曲柄连杆机构、93曲柄连杆齿轮齿条摆动件机构、94曲柄连杆摆杆摆动件机构、10凸轮控制机构、11偏心旋转行星控制机构、12斜盘控制机构、13高压工质源、14工质控制阀、15燃烧室、16速度型压气机、17速度型做功机构。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的圆形缸径向隔离流体机构，包括圆形气缸1和非满缸旋转体2，所述非满缸旋转体2设置在所述圆形气缸1内，在所述圆形气缸1上设工质入口3和工质出口4，在所述圆形气缸1上设置隔离体座口5，在所述隔离体座口5处设置隔离体6，所述隔离体6受往复控制装置7控制。
实施例2
如图2所示的圆形缸径向隔离流体机构，其与实施例1的区别在于：所述隔离体6与所述非满缸旋转体2非接触密封配合。
实施例3
一种圆形缸径向隔离流体机构，其与实施例1的区别在于：所述非满缸旋转体2设为对称非满缸旋转体。具体实施时，可如图3所示，将所述对称非满缸旋转体2设为椭圆对称旋转体211。
实施例4
如图4所示的圆形缸径向隔离流体机构，其与实施例1的区别在于：所述非满缸旋转体2设为正圆偏心旋转体221。
作为可以变换的实施方式，所述非满缸旋转体2设为非正圆偏心旋转体，具体实施时，可将所述非正圆偏心旋转体设为椭圆偏心旋转体或设为凸轮偏心旋转体。
实施例5
一种圆形缸径向隔离流体机构，其与实施例1的区别在于：
如图5.1所示，所述往复控制装置7设为与所述非满缸旋转体2具有相同轮廓线的缸外旋转体8；
作为可以变换的实施方式，如图5.2所示，所述往复控制装置7设为凸轮控制机构10；
作为可以变换的实施方式，如图5.3所示，所述往复控制装置7设为偏心旋转行星控制机构11(图5.3中所示的虚线框)；
作为可以变换的实施方式，如图5.4所示，所述往复控制装置7设为斜盘控制机构12。
实施例6
一种圆形缸径向隔离流体机构，其与实施例5的区别在于：所述往复控制装置7设为曲柄连杆控制装置，具体实施时，可选择地，如图6.1所示，将所述曲柄连杆控制装置设为曲柄连杆往复件机构91(图6.1中所示的虚线框)；或可选择地，如图6.2所示，将所述曲柄连杆控制装置设为曲柄连杆机构92(图6.2中所示的虚线框)；或可选择地，如图6.3所示，将所述曲柄连杆控制装置设为曲柄连杆齿轮齿条摆动件机构93(图6.3中所示的虚线框)；或可选择地，如图6.4所示，将所述曲柄连杆控制装置设为曲柄连杆摆杆摆动件机构94(图6.4中所示的虚线框)。
以上所有实施方式中，均可选择地，将所述圆形缸径向隔离流体机构设为液体泵或设为液体马达。
实施例7
如图7所示，一种包括实施例1所述圆形缸径向隔离流体机构的发动机，所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口3与高压工质源13连通，在所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口3和所述高压工质源13之间的连通通道上设置工质控制阀14。所述高压工质源13设为间歇燃烧室或设为连续燃烧室。
作为可以变换的实施方式，本实施例中的工质控制阀14也可以不设。
本发明所有所述圆形缸径向隔离流体机构的实施方式的所述圆形缸径向隔离流体机构均可替换本实施例中的所述圆形缸径向隔离流体机构。
实施例8
如图8所示，一种包括实施例1所述圆形缸径向隔离流体机构的发动机，所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质出口4经工质控制阀14再经燃烧室15与另外所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口3连通。
作为可以变换的实施方式，本实施例中的所述工质控制阀14可以不设。
实施例9
如图9所示的发动机，其与实施例8的区别在于：所述工质出口4与所述燃烧室15连通的所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口3与速度型压气机16的工质出口连通，所述工质入口3与所述燃烧室15连通的所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质出口4与速度型做功机构17的工质入口连通。
实施例10
如图10所示的发动机，其与实施例9的区别在于：所述速度型做功机构17和所述工质出口4与所述燃烧室15连通的所述圆形缸径向隔离流体机构联动设置。
实施例11
如图11所示的发动机，其与实施例9的区别在于：所述速度型做功机构17和所述速度型压气机16联动设置。
实施例12
如图12所示的发动机，其与实施例9的区别在于：所述工质出口4与所述燃烧室15连通的所述圆形缸径向隔离流体机构和所述工质入口3与所述燃烧室15连通的所述圆形缸径向隔离流体机构联动设置。
实施例13
如图13所示的发动机，其与实施例12的区别在于：所述工质出口4与所述燃烧室15连通的所述圆形缸径向隔离流体机构、所述工质入口3与所述燃烧室15连通的所述圆形缸径向隔离流体机构和所述速度型做功机构17三者联动设置。
实施例9至实施例13中，均可选择性地将所述速度型压气机16设为多级速度型压气机；也均可选择性地将所述速度型做功机构17设为多级速度型做功机构。
实施例14
一种包括实施例1所述圆形缸径向隔离流体机构的发动机，所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质出口4经工质控制阀14再经燃烧室15与此所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口3连通。
本实施例中的所述工质控制阀14也可以不设。
实施例15
一种包括实施例1所述圆形缸径向隔离流体机构的压气机，在所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质出口4处设排气控制阀18。
本发明所有所述圆形缸径向隔离流体机构的实施方式的所述圆形缸径向隔离流体机构均可替换实施例8至实施例15中的所述圆形缸径向隔离流体机构。
显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种圆形缸径向隔离流体机构，包括圆形气缸(1)和非满缸旋转体(2)，其特征在于：所述非满缸旋转体(2)设置在所述圆形气缸(1)内，在所述圆形气缸(1)上设工质入口(3)和工质出口(4)，在所述圆形气缸(1)上设置隔离体座口(5)，在所述隔离体座口(5)处设置隔离体(6)，所述隔离体(6)受往复控制装置(7)控制。
2.如权利要求1所述圆形缸径向隔离流体机构，其特征在于：所述非满缸旋转体(2)设为对称非满缸旋转体。
3.如权利要求1所述圆形缸径向隔离流体机构，其特征在于：所述非满缸旋转体(2)设为正圆偏心旋转体(221)或设为非正圆偏心旋转体。
4.如权利要求1所述圆形缸径向隔离流体机构，其特征在于：所述往复控制装置(7)设为与所述非满缸旋转体(2)具有相同轮廓线的缸外旋转体(8)。
5.如权利要求1所述圆形缸径向隔离流体机构，其特征在于：所述往复控制装置(7)设为曲柄连杆控制装置。
6.如权利要求1所述圆形缸径向隔离流体机构，其特征在于：所述往复控制装置(7)设为凸轮控制机构(10)。
7.一种包括权利要求1至6中任一项所述圆形缸径向隔离流体机构的发动机，其特征在于：所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口(3)与高压工质源(13)连通。
8.如权利要求7所述发动机，其特征在于：在所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口(3)和所述高压工质源(13)之间的连通通道上设置工质控制阀(14)。
9.一种包括权利要求1至6中任一项所述圆形缸径向隔离流体机构的发动机，其特征在于：所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质出口(4)经燃烧室(15)与另外所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质入口(3)连通。
10.一种包括权利要求1至6中任一项所述圆形缸径向隔离流体机构的压气机，其特征在于：在所述圆形缸径向隔离流体机构的所述工质出口(4)处设排气控制阀。
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