CN106030037B - 旋转式机器 - Google Patents

Abstract

本公开提供旋转式机器，所述旋转式机器在一个实施例中包含界定中心轴线A的可旋转轴杆，所述轴杆具有第一末端和第二末端。所述轴杆可具有安置于其上的细长的第一岛状物。所述第一岛状物可具有容积大体上界定于隔开的前表面与后表面之间的主体。所述前表面和后表面可位于平行于径向轴线R的平面中。所述前表面和后表面的周边可在其间界定弯曲周边表面。本公开进一步提供具有固定岛状物和围绕所述岛状物旋转的壳体的实施例。

Description

旋转式机器

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2013年9月18日提交的美国临时专利申请第61/879,628号的优先权。本专利申请还涉及2013年3月13日提交的国际专利申请第PCT/US13/30649号，所述国际专利申请又要求2012年9月6日提交的美国临时专利申请第61/697,481号和2012年3月14日提交的美国临时专利申请第61/610,781号的优先权益。上述专利申请中的每一者出于任何目的而以全文引用的方式并入本文。

背景技术

标题为″连续转矩逆向位移不对称旋转式引擎(Continuous Torque InverseDisplacement Asymmetric Rotary Engine)″的美国专利第6,758,188号公开一种逆向位移不对称旋转式(IDAR)引擎，所述美国专利的公开内容以全文引用的方式并入本文。所述引擎包含内部腔室壁、外部腔室壁以及可移动轮廓。2010年3月25日提交的美国专利申请第12/732,160号提出相对于美国专利第6,758,188号的实施例改进的实施例，所述美国专利申请也以全文引用的方式并入本文。本公开提供如本文中所描述的对这些实施例的显著改进。

发明内容

一些所公开实施例改进了并添加到2013年4月23日提交的美国专利申请第13/868,359号中描述的实施例。在一些方面中，本公开提供对所述申请中的实施例的以下改进：

通过使用具有″无摩擦″轴承和凸轮型面的轮来控制轮廓的运动，可实现较低的摩擦和较好的工作容积密封。

用于将高电压能量传导到火花塞的改进系统。

沿着轴杆中心向下的改进的进气路径以减少流动阻力和泄漏，同时也认为增加动力。

沿着轴杆中心向下的改进的排气路径以减少背压力

进气和排气中的阀以控制气体流动定时

-体式流体冷却通路

用于冷却流体和排气流动的旋转式流体耦合件

用于减轻油消耗的改进几何形状

所公开实施例描述一种旋转式机器的方面，所述旋转式机器用以燃烧燃料-空气混合物，进而将化学能转换为旋转动能，或用作泵和/或压缩气体驱动的引擎。所公开实施例的中心特征是通过圆化的对称或不对称旋转岛状物、往复运动的凹零件或″轮廓″以及前侧板和后侧板的相互作用而形成工作容积。

在其它方面中，本公开提供一种旋转式机器的实施例，所述旋转式机器具有岛状物和″固定″且不围绕所述机器的中心轴线而旋转的侧板。替代地，所述轮廓附接到外壳或壳体(或环)，其中所述轮廓和所述外壳、壳体或环围绕所述岛状物而旋转。多个(例如，两个)大轴承(例如，滚珠或薄膜轴承)在固定中心组合件上支撑旋转组合件。通过由油膜润滑的侧板中的凸轮凹槽中的滑动靴可以导引轮廓的往复运动。

可例如通过将轴杆附接到在引擎前方所示的旋转动力轮或在需要时通过从旋转壳体/环自身输出动力，来执行此实施例的动力输出。举例来说，在一个实施例中，永久磁体可附接到环的外部圆周表面以形成转子，且包含引擎的转子可安置于发电机的定子场线圈内以得到完全集成的发电机/混合体。

根据另外方面，实施例可具备靠近引擎后方的带缺口板以促进对火花的定时。燃烧循环可以是火花点火(″SI″，例如用侧面火花塞)或压缩点火(″CI″，例如用侧面燃料注入)。感应和排气可如同第一实施例那样通过岛状物上的端口，但是通过后板而不是引擎的轴杆。类似地，可以类似于第一实施例的方式实现冷却，但流体被引导进出旋转式机器的后板而不是轴杆。

进一步根据本公开，提供一种旋转式机器，包含：界定中心轴线A的可旋转轴杆，所述轴杆具有第一末端和第二末端，所述轴杆具有安置于其上的细长的第一岛状物，所述第一岛状物具有容积大体上界定于沿着所述可旋转轴杆隔开的前表面与后表面之间的主体，所述前表面和后表面位于平行于径向轴线R的平面中，所述前表面和后表面具有圆化的非圆形形状，所述前表面和后表面的周边在其间界定弯曲周边表面。所述第一岛状物可在其中界定多个阀腔以用于接纳可旋转阀。所述旋转式机器可进一步包含邻近于所述第一岛状物的前表面而安置的前侧板，和邻近于所述第一岛状物的后表面而安置的后侧板。所述旋转式机器可进一步包含安置于前侧板与后侧板之间的一个或多个(例如，两个、三个或四个)轮廓组合件，所述轮廓组合件由通过凹的面向内的表面而连接的一对相对的面向外的弓形前表面和后表面界定。所述轮廓组合件的凹的面向内的表面面对第一岛状物的弯曲周边表面。所述凹的面向内的表面和岛状物的弯曲周边表面以及所述前侧板和后侧板协作以形成工作容积。所述可旋转轴杆和第一岛状物优选地被配置成相对于第一轮廓组合件而旋转。所述旋转式机器可进一步包含安置于在岛状物中界定的阀腔中的多个可旋转阀。所述可旋转阀可被配置成当岛状物相对于第一轮廓组合件围绕中心轴线而旋转时在阀腔内旋转。

在一些实施例中，所述轮廓可包含连接到导体的火花塞，所述导体穿过安装有所述轮廓的肘节销的中心部分。在需要时，所述可旋转轴杆可界定穿过其中用于输送进入空气和排气中的至少一者的至少一个内部工作流体通路。在需要时，所述至少一个内部工作流体通路可从所述可旋转轴杆与岛状物重叠处的位置中的中心通路径向地向外转向。在各种实施方案中，所述至少一个内部工作流体通路可与所述阀腔中的至少一者相交。在需要时，所述至少一个内部工作流体通路可在界定于所述岛状物的所述表面上的端口开口处结束。

在各种实施方案中，所述一个或多个岛状物(如果提供一个以上)可各自在其中界定进气阀腔和排气阀腔。在需要时，所述岛状物在其中界定多个进气阀腔和多个排气阀腔，例如两个进气阀腔和两个排气阀腔。在需要时，所述可旋转阀可被配置成经由与安置于所述旋转式机器的外壳上的驱动齿轮的齿轮连接而在所述阀腔内旋转。所述齿轮连接可为直接的，或包含一个或多个中间部件，例如空转齿轮、链条和类似物。举例来说，所述齿轮连接可以经由安置于所述驱动齿轮与所述可旋转阀之间的至少一个中间空转齿轮。

在另外方面中，所述可旋转轴杆可界定穿过其中用于输送液体引擎冷却剂穿过其中的至少一个内部冷却剂通路。所述旋转式机器可进一步包含旋转式耦合器，所述旋转式耦合器与所述至少一个内部冷却剂通路和所述至少一个内部工作流体通路和/或例如用于输送润滑剂的额外通路流体连通。举例来说，所述固定的第一岛状物可进一步界定穿过其中的用于使润滑剂穿过其中的第三组流体通路。

根据另外方面，所述旋转式机器可进一步包含动力输出机构，所述动力输出机构包含从附接到所述机器的主轴杆的环结构向外延伸的多个翼，其中所述旋转式机器附接到飞机的机身、其它载具或底座，其中当所述主轴杆旋转时所述翼的旋转能量转换为由所述多个翼产生的推力。举例来说，所述多个翼可为推进叶片、涡轮叶片或叶轮片。

本公开进一步提供一种旋转式机器，包含界定中心轴线A的可旋转壳体，所述壳体在其中界定用于接纳固定的第一岛状物的腔。所述机器进一步包含安置于所述可旋转壳体的腔中的固定的第一岛状物。第一岛状物具有容积大体上界定于隔开的前表面与后表面之间的主体，所述前表面和后表面位于平行于径向轴线R的平面中。所述前表面和后表面可具有圆化的非圆形形状。所述前表面和后表面的周边可在其间界定弯曲周边表面。固定的第一岛状物可界定穿过其中用于使工作流体穿过其中的第一组流体通路，和/或用于使冷却剂穿过其中的第二组流体通路。所述旋转式机器可进一步包含邻近于所述第一岛状物的前表面而安置的固定前侧板，和/或邻近于所述第一岛状物的后表面而安置的固定后侧板。所述固定后侧板可界定穿过其中的与所述第一和第二组流体通路流体连通的多个端口。所述旋转式机器可更进一步包含安置于所述前侧板与后侧板之间的第一(和第二、第三或第四等等)轮廓组合件。第一轮廓组合件可附接到紧接于其外部区的壳体。第一轮廓组合件可由通过凹的面向内的表面而连接的一对相对的面向外的弓形前表面和后表面界定。所述轮廓组合件的凹的面向内的表面可面对第一岛状物的弯曲周边表面。所述凹的面向内的表面和岛状物的弯曲周边表面以及所述前侧板和后侧板可协作以形成工作容积。所述壳体和第一轮廓组合件可被配置成相对于固定岛状物围绕轴线A而旋转。在一些实施方案中，所述旋转式机器可进一步包含具有与所述轴线A重合的中心轴线的中心曲柄轴。所述中心曲柄轴可附接到所述壳体的前板。

在需要时，所述旋转式机器可进一步包含附接到所述壳体的外部周边的动力输出机构。举例来说，所述动力输出机构可包含附接到所述壳体的外部周边的多个永久磁体。所述旋转式机器可安置于发电机的定子的孔内，其中当所述壳体相对于所述定子而旋转时所述壳体的旋转能量转换为电功率。

在另外方面中，所述动力输出机构可包含从所述壳体的外部周边向外延伸的多个翼。所述旋转式机器的前侧板、岛状物和后侧板中的至少一者可附接到飞机的机身或其它载具或安装位置，其中当所述壳体相对于所述定子而旋转时所述壳体的旋转能量转换为由所述多个翼产生的推力。在一个实施例中，所述多个翼是推进叶片，且所述旋转式机器可用作具有推进器的飞机引擎。在另一实施例中，所述多个翼可为在空气或水中使用的涡轮叶片。举例来说，所述涡轮叶片可位于吊舱内用于引导空气或水穿过吊舱。在再一实施例中，所述翼可为风力发电机翼，其在处于风力负载下时使外壳旋转，且所述旋转式机器可使包含气体和/或液体的工作流体压缩和/或加压，所述工作流体又可用以使位于地面或加压流体被引导到的其它位置的发电机旋转。

应理解，前述一般描述和以下详细描述都是示范性的，且预期提供本文中所公开的实施例的进一步阐释。

包含并入于本说明书中且构成本说明书的部分的附图以说明且提供对本公开的方法和系统的进一步理解。附图连同描述一起用以阐释所公开实施例的原理。

附图说明

伴随描述的是说明所公开实施例的多个图像，所述多个图像表示非限制性实例且其中：

图1说明根据本公开的旋转式机器的实施例的等距视图；

图2说明图1的实施例的轮廓轮的特写图；

图3说明图1的实施例的高电压火花塞布线零件；

图4说明图1的实施例的高电压布线外部连接；

图5说明图1的实施例的引擎组合件中的轮廓轮；

图6说明图1的实施例的进气和排气通路；

图7说明图1的实施例的阀腔和岛状物通路；

图8和图9说明图1的实施例的组合件中的阀；

图10说明图1的实施例的阀齿轮系；

图11说明图1的实施例的流体冷却通路；

图12说明图1的实施例的用于排气和冷却流体的旋转式耦合件；

图13说明图1的实施例的用于保护油不受高温表面影响的壳体特征；

图14是根据本公开的旋转式机器的第二实施例的分解视图；

图15是图14的实施例的端视图，说明轮廓和岛状物的相对定位；

图16a-c呈现图14的轮廓组合件的视图及其方面；

图17是图14的轮廓组合件的分解视图；

图18a-c是图14的实施例的各种外部视图；

图19a-b是图14的实施例的岛状物的相应视图；以及

图20a-b是并入到发电机中的图14的实施例的视图。

图21a-b是作为飞机引擎的图14的实施例的视图。

图22是作为涡轮引擎的具有两个岛状物的图14的实施例的横截面图。

图23A-23B是经修改为具有集成到安置于吊舱中的涡轮引擎中的两个岛状物的图1的引擎的透视外部和透视横截面视图。

具体实施方式

参看图1，说明形成所公开实施例的组件。另外，说明可用于论述所公开实施例的坐标系。此坐标系是圆柱形三维系统，具有轴向(A)、径向(R)和圆周(C)轴线。如图中所说明，可旋转轴杆1由一对前径向″无摩擦″油膜或普通轴承2a和后径向″无摩擦″油膜或普通轴承2b固持。所述轴承由附接到环形壳体5的一对前固定壳体端板3a和后固定壳体端板3b支撑。

旋转轴杆1附着到类圆柱形结构4或″岛状物″，或在其中集成有类圆柱形结构4或″岛状物″。通过专有计算机模拟技术来设计非圆形表面。如图1中所说明，一对前侧板6a和后侧板6b以机械方式扣紧到或集成到岛状物4的平坦末端，使得形成气密密封。侧板6a、6b随着轴杆1和岛状物4而旋转。

凹形零件或″轮廓组合件″8a、8b、8c插入在板6a与6b之间，使得凹开口面对岛状物4，从而在其间形成工作容积。可存在单个轮廓8a，或由8b和8c所示的多个轮廓。外部外壳5具有至少一个或多达N个向内指向的附件。此实例展示为3的数量。轮廓8a、8b、8c通过肘节销7而连接到外部外壳5，肘节销7如图示安置于双剪力模式中，其实现结构中的高刚性，但通过使用无摩擦轴承、普通轴承或油膜轴承而允许轮廓枢转。

火花塞9安装在每一轮廓8a、8b、8c中，且随着它们而枢转。旋转式电绝缘耦合件10a、10b、10c将提供到移动火花塞9的电连接。所述耦合件传递从安装于移动轮廓上的导线和绝缘体到附接有适当的高电压电源的引擎壳体外部的固定点的电路。

集成的内部轴杆1和岛状物4是冷却流体通道。冷却剂从外部管道/导管经由旋转式密封耦合件12转移到旋转轴杆和岛状物。此耦合件图示为含有入口和出口的单个单元，然而可将其设计为轴杆1的同一或相对末端上的两个单元。

而且集成的内部轴杆1是入口空气和/或燃料通路以将燃烧空气/燃料带入工作容积中。入口空气/燃料从固定歧管、汽化器或扼流体经由进入歧管11转移到旋转轴杆。图示的是共轴流进入歧管。

而且集成的内部轴杆1和岛状物4是排出烟气通路以将废气引导到工作容积外。排气从进入点共轴地排出到轴杆的相对末端外成者排气可以通过使用图1中图示为项目12的旋转式耦合装置而径向地排出。

岛状物4内包含1到4个或更多个阀，所述阀控制进入到工作容积和/或从工作容积排出的气体的流动。图1的参考标号13展示用以使如下文所示的旋转式阀回转的齿轮系。

图2展示组装和分解视图中的轮廓组合件8。两个完整的两轮轴组合件位于轮廓主体20上。每一轴组合件合有两个轮21a和21b或21c和21d。每一对轮附着到轴22a或相应的轴22b。两个无摩擦或普通轴承23a和23b或23c和23d压入到轮廓主体20中。推力垫圈24a和24b或相应的推力垫圈24c和24d安装在轮廓主体20与旋转零件之间的轴上。轴22a或相应的轴22b插入到这些轴承和垫圈中。在一些情况下，轮21c和21d借助间隔件25a和25b而偏离轮廓主体20。

图3展示火花塞和电连接。轮廓主体20合有火花塞9。借助靴罩31对火花塞9的电极做出高电压连接。可以通过合适的扣件(未图示)固持在适当位置的夹具32固持所述靴罩以免掉落。高电压导线33连接到靴罩31且通过绝缘导引件34而布设。所述导引件引导导线，使得导线离开与旋转轴线35的肘节销中心同心的区域。

图4展示引擎和高电压电绝缘耦合件10a、10b、10c的外部。每一绝缘耦合件以肘节销旋转轴线为中心。固定导线连接到这些耦合件，且随后通向高电压点火线圈和/或分配器(未图示)。

图5展示包含有轮21(指出总共12个)的轮廓。轴杆1和附接的侧板6a和6b以及岛状物(未图示)制成可旋转组合件。6a的周边具有形成到其中的特定凸轮状型面。所述凸轮型面可为单个图案或双图案(形成到板中的两个邻近偏移周边)，展示为50和51。在其为两个图案的情况下，一个轴可以安装有间隔件，如图2中所示，25a和25b。这可允许一个轮轴组跟随一个凸轮型面，而另一轮轴组跟随一不同型面。在一个凸轮型面的情况下，所有轮可跟随一个型面。相对侧板6b可具有相同凸轮型面，只是其可被镜像除外。当轴杆和侧板旋转时，凸轮型面和轮相互作用可以使轮廓8以所需的受控方式枢转。

图6展示用于输送进入空气/燃料和排气的内部通路。轴杆1为圆柱形且中空的以产生与旋转轴线重合的通路60。在轴杆1、岛状物4界面处，通路60从中心径向地向外转到岛状物4中的通路61。通路与阀腔62相交。通路在岛状物表面处的端口开口63处结束。

图6还展示穿过端口67进入岛状物的排气。随后排气穿过阀腔66到岛状物通路65。排气继续进入轴杆1的中心，且轴向地转向并向下到中心孔64，在中心孔64处排气退出引擎。排气可直接共轴地退出轴杆，或者可径向地转向穿过旋转式耦合件12，如图1中所示。

图7展示具有两种变化的剖视图。单端口变型使用仅一个进入阀和一个排出阀。如果需要增加的空气流动和较长的有效打开时间，那么双端口版本是可能的。在右边所示的具有双阀的双端口版本中，进入通路在其基底处分裂，从而产生两个通路。单独通路随后通向个别阀腔62a和62b且随后通向单独端口。相同构造用于排气。在排气中，两个阀66a和66b控制来自岛状物的表面处的两个端口的流动。

可以使用阀来控制进出工作容积的气体的流动。图8展示单阀配置。双阀是类似的，但具有如图9所示的类似构造的两倍多的阀。附接到轴杆1的岛状物4具有为圆柱形形状的两个阀腔62和66(见图7和图8)。用于进入的单个圆柱形阀70或双阀70a和70b以及用于排出的单阀72或双阀72a和72b插入到阀腔中。进入阀70(a，b)通常但不需要直径大于排出阀72(a，b)。每一阀具有切割入其中的横向狭缝71或73。这允许当狭缝与流动方向对准时气体穿过阀。当阀转动为垂直于气体流动时，阀阻挡流动。

阀以经定时的时序使岛状物-侧板旋转芯的位置旋转。图10展示用于单个阀的齿轮系。双阀是类似的，但具有更多齿轮。为了使阀转动，进入齿轮74a或排出齿轮74b附接到每一阀轴杆的末端，所述末端制作得较长且突出超过侧板6a。第二空转齿轮75a或75b附接到侧板且驱动阀轴杆齿轮74a或74b。此齿轮是空转齿轮且用以改变阀的旋转方向。驱动齿轮是安装在壳体侧板3a(图1)的内面上的固定位置中的较大固定齿轮76。此驱动齿轮76不相对于岛状物而旋转，而是固定的。齿轮系的其它部分围绕驱动齿轮76而旋转。

固定驱动齿轮76与阀轴杆从动齿轮74a或74b之间的齿轮比是1.5以适应每转3个燃烧事件。每一阀在阀轴杆每转打开2次。空转齿轮75a或75b在其轴杆上自由地旋转，且不需要指定其对其它齿轮的齿轮比。

为了冷却暴露于燃烧和排气的零件，将液体冷却通路设计到轴杆1和岛状物4中。图11展示岛状物和内部流体通路80。流体行进穿过在适当位置加工或铸造的通路。这允许流体靠近燃烧表面且将燃烧热转移到流体冷却剂。

为了转移排气和冷却流体，如图12中所示使用旋转式耦合器12。轴杆1具有轴向通路以允许进气、排气、冷却剂进入和冷却剂退出流动。旋转式耦合器12用以将自旋通路转换为管子和管件可以附接的固定通路。

流体冷却剂在压力下被带到耦合器12上的端口83。由旋转式密封件88(x2)防止流体冷却剂沿着轴杆向下。随后流体冷却剂进入轴向孔81。流体轴向地行进且进入岛状物通路(图11，80)。在拾取通路80中的热之后，热的冷却剂通过轴向孔82出来且径向地转向到孔84中。轴杆密封件86和88避免流体沿着旋转轴杆泄漏。

径向钻的孔85用以将排气从轴杆1的中心带到轴杆的表面。高温旋转式密封件86(x2)用以避免热气体沿着轴杆泄漏出去。排气管随后附接到位于耦合器12上的固定端口87。

图13展示称为″拱心石″的壳体突出部90a-c，其堵住邻近轮廓8a-c之间的间隙。这防止引擎壳体中存在的油填充腔93a-c，而这原本将与岛状物4的高温表面接触。此改进因此消除了油冒烟和进入燃烧腔室的摄取的油消耗。

参看图14，说明形成根据本公开的旋转式机器的另外实施例的额外组件。类似地说明将用于论述的坐标系，所述坐标系也是圆柱形三维系统，由轴向(A)、径向(R)和圆周(C)轴线组成。如图14中所说明，可旋转外壳″圆盘传送带″200由一对前大直径径向无摩擦油膜或普通轴承202a和后大直径径向无摩擦油膜或普通轴承202b固持。前保持环203a和后保持环203使轴承保持附着到圆盘传送带。轴承由一对固定前壳体端板204a和后壳体端板204b支撑。

固定前壳体端板204a和后壳体端板204b附着到类圆柱体形状的结构205或″岛状物″或与其集成。非圆形表面205a可以被设计成在表面与轮廓组合件之间提供基本上均匀的间距。

如图14中所说明，一对前侧板204a和后侧板204b以机械方式扣紧到或集成到岛状物205的前方和后方，使得形成不透流体(优选为气密)密封。侧板204a、204b是固定的且刚性地附接到引擎底座，所述引擎底座的一个实施例由206展示，但将了解，许多配置是可能的。

凹形零件或轮廓组合件207插入在板204a与206b之间，使得凹开口面对岛状物205，从而在其间形成工作容积210(图15)。一对第一顶点密封件211a和第二顶点密封件211b(图16)接触岛状物205的凸表面以及侧板204a、204b的平行表面。每一对顶点密封件211a和211b能够在其相应插座216a和216b中滑动以适应轮廓的运动或岛状物的形状的任何误差。

圆盘传送带200具有至少一个且多达N个向内指向的凸台或附件212a。此实例展示为3的数量(图15的212a、212b和212c)。圆盘传送带200在径向″无摩擦″(即，极低摩擦)油膜或普通轴承202a和202b上旋转。肘节销213在提供结构中的高刚性的双剪力模式中安置。

图16中的零件致动轮廓组合件207的运动。轮廓组合件207借助肘节销213(图15中先前所示)连接到旋转圆盘传送带200上的凸台/附件212a。此连接允许轮廓组合件213如图16中所观察围绕肘节销213的中心在平面中枢转或振荡。为了减少摩擦此类肘节销可耦合到图17的一对″无摩擦″轴承230a、230b，轴承230a、230b压入到轮廓220中，或替代地，此类无摩擦轴承可压入到突片212a中且销213附着到轮廓207。轮廓组合件包含轮廓控制″凸轮鞍″214，具有上部表面214a和下部表面214b。凸轮鞍214在狭槽215内滑动，狭槽215嵌入在前侧板204a和后侧板204b中。狭槽215自身具有内表面215a和外表面215b，所述表面与凸轮鞍上部表面214a和下部表面214b配合，且由油膜润滑。凸轮鞍表面214a、214b的形状是弓形的，这在于它们由两个相对的弓形大体上水平表面构成，所述水平表面在其末端处由显著更小半径的弓形表面接合。这些表面的位置和半径经过挑选以使重量最小，同时维持强度和可接受的表面磨损性能。狭槽表面215a和215b的形状经过设计以随着旋转式机器旋转而匹配鞍表面的轨道。随着圆盘传送带200旋转，从而在围绕岛状物205的轨道中载运肘节销213且因此载运轮廓组合件207，凸轮鞍214与狭槽215相互作用以便顺时针和逆时针摇动轮廓(如图17中所观察)，因此使顶点密封件211a和211b在其保持插座216a和216b中的行程最小。

如图17中所示的轮廓组合件207包含下文所论述的主体220和额外零件，以帮助防止工作气体从工作容积的泄漏。

轮廓组合件207的主体220窄于岛状物205的厚度。主体220可以由例如铝或其它轻重量材料以及铸铁或锻钢制成。经密封的间隙位于轮廓组合件207的主体220(图14)与邻近侧板204a、204b之间。为了桥接此间隙且保持工作容积210中的气体，浮动侧密封件221a、221b(图17)嵌入于轮廓220的相对平坦面220a、220b中。侧密封件221a、221b位于预加载的波浪形弹簧222a、222b上。轮廓主体220的内表面可在需要时具备三维凹度，以实现有用于柴油燃料应用的各种高压缩比，例如20∶1、21∶1、22∶1、23∶1、24∶1、25∶1、26∶1、27∶1、28∶1、29∶1和30∶1。以固定方式维持岛状物和端板会帮助促进实现高压缩比。

为了防止气体泄漏出顶点(图15)，将浮动密封件211a、211b插入到轮廓主体220中的轴向延伸的横向匹配通道216a和216b中。密封件211a、211b和匹配通道216a、216b经设定尺寸以使越过顶部和211a、211b周围的泄漏最少，但仍允许浮动密封件的移动。

预加载弹簧223a、223b(图17)维持顶点密封件211a、211b的标称密封接触力。为了增强密封接触力，工作容积210内的内部气体压力″P″(图17)在密封件上产生不平衡的负载，因此与工作容积210的内部压力成比例地增加211a和211b处的密封接触力。预加载弹簧223a和223b此外有助于校正211a、211b的接触点处的运动和磨损的差异。为了进一步增强密封，在匹配插座226a、226b、226c和226d中安装拐角密封件224a、224b、224c和224d，各自具有一个相应预加载弹簧225a、225b、225c和225d。

为了支撑引擎，基底或底座206(图18a)可以附着到侧板204。可以在动力输出轮240上使用压缩适配器或凸缘配件以在轴杆241上产生旋转动力输出。在需要时，可将孔243添加到圆盘传送带200以对图18b的旋转组合件提供通风。图18c展示可并入到固定侧板204中的维护。具体说明火花塞250、液体冷却入口251a、液体冷却出口251b、空气-燃料入口管252、排气管253、油润滑入口254a以及油润滑输出254b。磁性或霍尔效应位置传感器可位于255处以通过检测音轮245的齿的穿过而检测圆盘传送带组合件的角速度和位置。此传感器的电输出附接到使火花塞点火的电子点火电路(未图示)。

当用作内燃机时，汽化器或燃料注入器和扼流板(未图示)产生适当的空气和燃料混合物且泵送到管252。管252通向图19a的岛状物205中的交叉钻出的通路256。此空气和燃料混合物随后转向且从细长端口257中出来。当轮廓组合件207围绕岛状物205自旋以使得工作容积210经过端口257时，空气和燃料混合物被吸入工作容积。随着轮廓207继续围绕岛状物205沿轨道运动，空气燃料混合物被压缩。在210的最小容积点处或附近，通过高压电以电方式对火花塞250点火。此类点火起始空气和燃料混合物的燃烧，且工作容积210中的气体的后续膨胀在圆盘传送带200上产生旋转功。

在可用的燃烧功消耗之后，图19b的细长排出端口258暴露于工作容积210。废气被下落的工作容积210推出端口258。排气随后转向且从连接到图18c的管子253的孔259出来。轮廓207继续围绕岛状物205沿轨道运动，直到入口端口257进入工作容积，且燃烧循环重复。

如果如图15中所示使用三个轮廓组合件207、208和209，那么在一转中执行总共三个完整燃烧循环。岛状物205的形状可以经过挑选以修改工作容积在引擎循环中的变化，以便展现大于进入冲程最大容积的动力冲程最大容积。另外，可修改进入端口257的长度和闭合点以模拟较小的进入冲程容积。当膨胀容积大于进入容积时，称为″Atkinson循环″。膨胀容积对进入容积的比率称为Atkinson比率。显著地大于1.0的比率可产生较高燃料效率内燃机。可容易修改本发明的特定几何形状细节以使Atkinson比率提升为远超过1.0。

由于燃料燃烧产生显著的热，故将液体冷却通路260、261和262并入到图15上所示的岛状物205中。围绕排出路径添加额外液体冷却通路，这是因为在此位置通常存在极热的温度极端。液体冷却通路布设到入口配件251a和出口配件251b。

为了允许引擎内的摩擦表面的润滑，将加压油泵送到管配件254a中，且随后在圆盘传送带200内的策略位置处释放。随后使用拾取装置来舀出过量的油且将其经管道送出配件254b。

图20a和20b中将说明性实施例的可能配置展示为发电机。在此实施例中，圆盘传送带200的外表面填充有大量强永久磁体301。这些磁体围绕旋转轴线″A″以高速率而自旋。旋转组合件、引擎和磁体插入到固定定子组合件300中。固定定子组合件300由围绕合适配置的钢环304圆周安置的多个固定导线线圈303制成。用于线圈的导线经过布设以使得形成单相或多相(通常为3相)电路配置。使电连接305a、305b、305c可用于利用通过每一移动磁体的场在固定导线线圈上的快速交叉而产生的电能。随后将整个旋转组合件和固定定子封装到壳体中，如图20b中所说明，具有必要的电子器件以启动引擎且产生具有所需特性的有用电功率。

图21a和20b中将说明性实施例的另一可能配置展示为用于飞机的推进驱动引擎。在此实施例中，引擎200的外表面填充有大量推进叶片401。此实例展示6个，但数目可以介于2与″n″之间。这些推进叶片区段围绕旋转轴线″A″以高速率而自旋。随后将侧板204b的固定表面附接到飞机机身引擎舱壁。随后可以用空气动力学合适的覆盖物/吊舱覆盖由引擎和推进器组成的旋转组合件。引擎的旋转式和推进叶片的移动会产生推力以在所需方向上推进飞机。将了解，附接到合有流体连接的固定岛状物的引擎的背侧板可以附着到机身，且壳体和推进叶片可以围绕岛状物而旋转。

在另外实施例中，如图22中所说明，如本文中所描述的示范性引擎2200具备附接到壳体2260且从壳体向外延伸的涡轮型叶片，其中所述组合件安置于吊舱2210内。引擎2220的后侧板在需要时附接到飞机的机身或其它载具或底座2215。后侧板2220附接到两个固定岛状物2230，岛状物2230又附接到两个固定前板2240，其中轮廓2250位于岛状物、前侧板和后侧板与壳体2260之间。通过叶片，流动路径界定于吊舱的内表面与引擎壳体的外表面之间。当引擎操作且叶片自旋时产生推力，其指向吊舱后部之外以产生推力。可以针对海洋应用来修改所述布置，其中翼是用于引导水穿过吊舱的叶轮片。图23A到图23B说明使用图1的引擎实施例的涡轮引擎的实施例，包含附接到中空中心轴杆以及附接到具有涡轮叶片的多个环形涡轮转子环的两个岛状物，所述涡轮叶片与所述转子环成一体或例如经由转子环与涡轮叶片的基底之间的鸽尾榫型连接而以可移除方式附接。

虽然本文中的本公开已参考其特定优选实施例予以描述，但应理解，这些实施例仅说明本公开的原理和应用。因此，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以对这些实施例做出修改并且可设计其它布置。

Claims (29)

1.一种旋转式机器，包括：

a)界定中心轴线A的可旋转轴杆，所述轴杆具有第一末端和第二末端，所述轴杆具有安置于其上的细长的第一岛状物，所述第一岛状物具有容积大体上界定于沿着所述可旋转轴杆隔开的前表面与后表面之间的主体，所述前表面和后表面位于平行于径向轴线R的平面中，所述前表面和后表面具有圆化的非圆形形状，所述前表面和后表面的周边在其间界定弯曲周边表面，所述第一岛状物在其中界定多个阀腔以用于接纳可旋转阀；

b)邻近于所述第一岛状物的所述前表面而安置的前侧板；

c)邻近于所述第一岛状物的所述后表面而安置的后侧板；

d)安置于所述前侧板与所述后侧板之间的第一轮廓组合件，所述第一轮廓组合件由通过凹的面向内的表面而连接的一对相对的面向外的弓形前表面和后表面界定，所述轮廓组合件的所述凹的面向内的表面面对所述第一岛状物的所述弯曲周边表面，所述凹的面向内的表面和所述岛状物的所述弯曲周边表面以及所述前侧板和后侧板协作以形成工作容积，所述可旋转轴杆和第一岛状物被配置成相对于所述第一轮廓组合件而旋转；以及

e)安置于在所述岛状物中界定的所述阀腔中的多个可旋转阀，所述可旋转阀被配置成当所述岛状物相对于所述第一轮廓组合件围绕所述中心轴线而旋转时在所述阀腔内旋转。

2.根据权利要求1所述的旋转式机器，其中所述轮廓包含连接到导体的火花塞，所述导体穿过安装有所述轮廓的肘节销的中心部分。

3.根据权利要求1所述的旋转式机器，其中所述可旋转轴杆界定穿过其中用于输送进入空气和排气中的至少一者的至少一个内部工作流体通路。

4.根据权利要求3所述的旋转式机器，其中所述至少一个内部工作流体通路从所述可旋转轴杆与岛状物重叠处的中心通路径向地向外转向。

5.根据权利要求4所述的旋转式机器，其中所述至少一个内部工作流体通路与所述阀腔中的至少一者相交。

6.根据权利要求5所述的旋转式机器，其中所述至少一个内部工作流体通路在界定于所述岛状物的所述表面上的端口开口处结束。

7.根据权利要求1所述的旋转式机器，其中所述岛状物在其中界定进气阀腔和排气阀腔。

8.根据权利要求1所述的旋转式机器，其中所述岛状物在其中界定多个进气阀腔和多个排气阀腔。

9.根据权利要求8所述的旋转式机器，其中所述岛状物在其中界定两个进气阀腔和两个排气阀腔。

10.根据权利要求1所述的旋转式机器，其中所述可旋转阀被配置成经由与安置于所述旋转式机器的外壳上的驱动齿轮的齿轮连接而在所述阀腔内旋转。

11.根据权利要求10所述的旋转式机器，其中所述齿轮连接是直接的。

12.根据权利要求10所述的旋转式机器，其中所述齿轮连接是经由安置于所述驱动齿轮与所述可旋转阀之间的至少一个中间空转齿轮。

13.根据权利要求3所述的旋转式机器，其中所述可旋转轴杆界定穿过其中用于输送液体引擎冷却剂穿过其中的至少一个内部冷却剂通路。

14.根据权利要求13所述的旋转式机器，进一步包括旋转式耦合器，所述旋转式耦合器与所述至少一个内部冷却剂通路和所述至少一个内部工作流体通路流体连通。

15.根据权利要求1所述的旋转式机器，其中所述可旋转轴杆界定穿过其中用于输送液体引擎冷却剂穿过其中的至少一个内部冷却剂通路。

16.根据权利要求15所述的旋转式机器，进一步包括旋转式耦合器，所述旋转式耦合器与所述至少一个内部冷却剂通路流体连通。

17.根据权利要求1所述的旋转式机器，进一步包括动力输出机构，所述动力输出机构包含从附接到主轴杆的环结构向外延伸的多个翼，其中所述旋转式机器附接到飞机的机身，其中当所述主轴杆旋转时所述翼的旋转能量转换为由所述多个翼产生的推力。

18.根据权利要求17所述的旋转式机器，其中所述多个翼是推进叶片。

19.根据权利要求17所述的旋转式机器，其中所述多个翼是涡轮叶片。

20.根据权利要求17所述的旋转式机器，其中所述多个翼是叶轮片。

21.一种旋转式机器，包括：

a)界定中心轴线A的可旋转壳体，所述壳体在其中界定用于接纳固定的第一岛状物的腔；

b)安置于所述可旋转壳体的所述腔中的固定的第一岛状物，所述第一岛状物具有容积大体上界定于隔开的前表面与后表面之间的主体，所述前表面和后表面位于平行于径向轴线R的平面中，所述前表面和后表面具有圆化的非圆形形状，所述前表面和后表面的周边在其间界定弯曲周边表面，所述固定的第一岛状物界定穿过其中用于使工作流体穿过其中的第一组流体通路，以及用于使冷却剂穿过其中的第二组流体通路；

b)邻近于所述第一岛状物的所述前表面而安置的固定前侧板；

c)邻近于所述第一岛状物的所述后表面而安置的固定后侧板，所述固定后侧板界定穿过其中的与所述第一和第二组流体通路流体连通的多个端口；以及

d)安置于所述前侧板与所述后侧板之间的第一轮廓组合件，所述第一轮廓组合件附接到紧接于其外部区的所述壳体，所述第一轮廓组合件由通过凹的面向内的表面而连接的一对相对的面向外的弓形前表面和后表面界定，所述轮廓组合件的所述凹的面向内的表面面对所述第一岛状物的所述弯曲周边表面，所述凹的面向内的表面和所述岛状物的所述弯曲周边表面以及所述前侧板和后侧板协作以形成工作容积，所述壳体和第一轮廓组合件被配置成相对于所述固定岛状物围绕所述轴线A而旋转。

22.根据权利要求21所述的旋转式机器，进一步包括具有与所述轴线A重合的中心轴线的中心曲柄轴，所述中心曲柄轴附接到所述壳体的前板。

23.根据权利要求21所述的旋转式机器，进一步包括附接到所述壳体的外部周边的动力输出机构。

24.根据权利要求23所述的旋转式机器，其中所述动力输出机构包含附接到所述壳体的所述外部周边的多个永久磁体，且进一步其中所述旋转式机器安置于发电机的定子的孔内，其中当所述壳体相对于所述定子而旋转时所述壳体的旋转能量转换为电功率。

25.根据权利要求21所述的旋转式机器，其中所述固定的第一岛状物进一步界定穿过其中用于使润滑剂穿过其中的第三组流体通路。

26.根据权利要求23所述的旋转式机器，其中所述动力输出机构包含从所述壳体的所述外部周边向外延伸的多个翼，且进一步其中所述旋转式机器的所述前侧板、岛状物和所述后侧板中的至少一者附接到飞机的机身，其中当所述壳体相对于发电机的定子而旋转时所述壳体的旋转能量转换为由所述多个翼产生的推力。

27.根据权利要求23所述的旋转式机器，其中所述多个翼是推进叶片。

28.根据权利要求23所述的旋转式机器，其中所述多个翼是涡轮叶片。

29.根据权利要求23所述的旋转式机器，其中所述多个翼是叶轮片。