CN1221735C - 旋转动力装置 - Google Patents

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Abstract

一种旋转动力装置(10)，它包括：壳体(22)，它具有圆形开口(24)和若干孔(28)，这些孔沿着径向轴线从开口(24)的中心进行延伸；结节转子(52)，它安装在壳体(22)的开口(24)内，并且在开口(24)内进行共轴线旋转。结节转子(52)包括若干结节(58)，这些结节沿着结合圆进行等距离分布，结节(58)的数目是奇数，它小于壳体(22)内的孔(28)的数目。若干可更换的气缸组件(70)固定地安装在壳体(22)内的相应孔(28)中。每个气缸组件(70)包括活塞(72)，该活塞在气缸(74)内可进行滑动，活塞致动件(78)与每个活塞(72)相连，工作装置与气缸(74)未端处的缸盖(88)相连。每个活塞(72)沿着径向轴线在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间进行移动，活塞(72)被偏压到BDC上。结节转子(52)安装有径向推力减少装置(60)，从而与相应的活塞致动件(78)相接合。

Description

旋转动力装置
技术领域
本发明涉及旋转动力装置领域，尤其地它涉及径向的正排量动力装置，该动力装置适合用作流体排出装置即泵或者压缩机，或者适合用作发动机。
背景技术
说明书和权利要求中所使用的术语“动力装置”用来总起来表示泵、压缩机和发动机。
径向动力装置很长时间以来是公知的。具有径向动力装置的总体结构是共用轴和一个或者多个径向移动的活塞，该活塞适合进行泵送或者压缩工作，或者在是发动机的情况下适合进行发电工作。
在径向动力装置的优点之中的是，实质上高容量冲程活塞位于相对紧凑的空间内。此外，典型地，径向动力装置所产生的噪声较小，并且与其它形状的动力装置相比所需要的维护较少。
许多以前所公知的旋转动力装置、尤其是泵和压缩机包括偏心轴，该轴与一个或者多个径向移动的活塞接合。这种布置的缺点是，在该系统中产生不良的力，从而导致动力装置的性能降低。在使用偏心组件的地方，需要提供一些平衡装置来减少在该系统内所产生的力，这些力除了增加系统的磨损外，它们最后将导致动力装置的主要零件损坏。
此外，现有技术的动力装置典型地是复合结构，这种复合结构导致它们的尺寸大小不紧凑、较重并且它们的组件复杂。此外，由于零件的磨损较大并需要润滑，因此需要经常维护。
现有技术的另一个缺点是需要提供一些减速装置，该减速装置位于泵或者压缩机和提供旋转运动的发动机之间。显而易见的是，这种布置需要更大的空间、更重并且需要更多的维护。
现有技术的较大缺点是效率较低，其中实际上需要较高的旋转速度来输送足够大的动力或者泵送/压缩容积，这主要是由于活塞直径对冲程的比值较小所致。
现有技术的动力装置的另一个缺点是，需要提供润滑剂，而该润滑剂本身需要特殊的循环装置、频繁维护，并且总是存在这样的可能性：润滑剂进入所泵送或者压缩的流体中。需要润滑剂的动力装置典型地不适合于供给用于重要应用中的气体，如供给压缩气体，如用于医学目的的氧或者其它气体、如用于潜水或者焊接的气体或者用于其它工业目的的气体。
典型地，动力装置用于特殊目的铷泵、压缩机或者发动机，而把它从一种功能转化成另一种功能要么是不可能的，要么是需要重新设计并且改变动力装置的绝大数的主要零件，从而导致它的成本效果不合算。甚至是这样的，动力装置预设计成以固定参数如固定速度、固定的直径对冲程的比值等进行工作。这些参数特别固定并且是不可能改变的，除非在该动力装置中进行一些理想的改进。
有时，希望提高动力装置的工作能力，即在是泵或者压缩机的情况下增加流体排量，或者希望安装许多动力装置来相互结合地进行工作。现有技术的动力装置没有设计成使这些相同的装置相互完全积木性地叠置起来。
美国专利No.2345125公开了一种高压液压泵，在该泵中，中心轴使由硬化钢形成的偏心八角推力块旋转，若干青铜柱塞头与推力块进行滑动接触，从而使活塞件在气缸内进行移动。
美国专利No.4541781公开了一种旋转流体泵，该泵包括旋转滚子，这些滚子沿着圆形轨道运行，从而连续地压下若干杆臂，这些杆臂又使活塞在相同数目的泵中进行工作。在这个专利中，这个系统中所产生的离心力用来使这些滚子挤压在杆臂上。
美国专利No.5547348公开了一种转子，该转子安装有：第一偏心装置，它与轴一起旋转；及第二偏心装置，它相对于第一偏心装置可以进行位置调整，若干径向活塞外壳径向地环绕着轴进行设置。但是，这个专利公开了这些装置的叠置，从而通过共同的轴在叠置的这些装置之间传递旋转运动。
美国专利No.5634777公开了一种径向活塞机器，其中转子形成有：第一偏心装置，它可以绕着轴线进行旋转；及第二偏心装置，它相对于第一偏心装置可以进行位置调整，若干活塞外壳径向地绕着该轴线而设置。在这个专利中，滑动摩擦导向板设置来接触旋转的偏心装置。
其它现有技术的专利是2789515、3407707、3490683、3871793、4017220、5035221、5281104、5383770和5547378。
本发明的目的是提供一种改进的动力装置，一方面，该装置明显减少或者克服了现有技术动力装置的缺点，另一方面，提高了动力装置的整体性能。
发明内容
根据本发明，提供了一种旋转动力装置，它包括：
壳体，它具有圆形开口和若干孔，每个孔沿着径向轴线从所述开口的中心进行延伸；
结节转子，它安装在壳体的开口内，并且在开口内进行共轴线旋转；所述结节转子包括若干结节，这些结节沿着结合圆进行等距离分布，结节的数目是奇整数，它小于壳体内的孔的数目；
若干可更换的气缸组件，每个组件固定地安装在壳体内的相应孔中；
每个气缸组件包括活塞，该活塞在气缸内可进行滑动，活塞致动件与每个活塞相连，工作装置与气缸未端处的缸盖相连；每个活塞沿着径向轴线在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间进行移动，这些活塞被偏压到所述BDC上；
其特征在于，结节转子安装有径向推力减少装置，从而与相应的活塞致动件相接合。
说明书中所使用的术语“工作装置”表示能够进行工作的元件，如泵送元件、压缩元件或者发动机的燃烧室。
在下文中显而易见的是，本发明的旋转动力装置明显减少了零件的磨损，因此减少了零件所需要的维护。该动力装置提高了总体效率，并且基本上使用了较小冲程对较大直径的活塞，该活塞一方面具有较小的旋转速度，另一方面，这些活塞相对于气缸壁实际上具有较小的线性速度。
活塞致动件的底表面可以是平的、凹形的或者凸形的，或者可以是复杂的形状，该复杂形状包括平部分和弧形部分的结合。这种布置适合于限制出向上的冲程和向下的冲程(在是泵或者压缩机的情况下，这些术语表示活塞的压缩/吸入量，或者在是发动机的情况下，表示活塞的排出/进入量)。这还可以控制在活塞的TDC处的停止时间，而该停止时间是重要的参数。根据本发明，在一个动力装置中，可以使用不同的活塞致动器，其中它们的底表面是平的、凹形、凸形或者上述的复杂形状。
以转子的旋转角度所测量的、活塞在BDC处的停止角度d可以通过公式来计算出：
d≥(360°/n)*0.125
这里：
d是以度数测量出的停止角度；及
n是结节的数目。
根据本发明，当结节转子的相应结节沿着相应的径向轴线延伸时，活塞处于TDC上；及，当相应结节从所述径向轴线移动角度(180°/n)-d/2时，活塞处于它的BDC上；
其中：
n-结节转子的结节数目；及
d-邻近气缸之间的停止角度(以度数测量)。
根据本发明的一个实施例，结节转子与轴连接，该轴从结节转子的平面中心处、垂直于该平面地进行延伸，并且适合于交替地从结节转子接受旋转运动或者把旋转运动传递到结节转子中。但是，结节转子可以通过轴来驱动，而该轴延伸到壳体中，或者在许多壳体在相互的顶部上叠置起来的情况下，结节转子通过连接装置来旋转，该连接装置适合于使结节转子同时旋转。
根据本发明的一个方面，工作装置是组件，该组件包括一个或者多个进入阀和一个或者多个出口阀，其中把旋转运动传递到结节转子上，从而使活塞产生径向移动，因此形成了泵或者压缩机。
根据本发明的另一方面，工作装置是组件，它包括燃料供给喷嘴、点火或者点火正时装置和气体交换通道；其中活塞的径向移动把旋转运动传递到结节转子中，因此形成了星形发动机。
还可以是上面这些方面的结合型式，其中一些气缸组件的工作装置是组件，该组件包括一个或者多个进入阀和一个或者多个出口阀；并且剩余气缸组件的工作装置是这样的组件，该组件包括燃料供给喷嘴、点火件和气体交换通道。
根据最优选实施例，结节转子与减速组件相连。根据一个应用，减速组件是行星轮系，所述行星轮系包括：恒星齿轮，它固定到轴上；至少一个行星齿轮，它通过壳体可旋转地支撑；及齿圈，它与结节转子相连。根据不同的应用，减速组件是行星轮系，所述行星轮系包括：恒星齿轮，它固定到轴上；至少一个行星齿轮，它可以旋转地固定到结节转子上；及齿圈，它固定到壳体上。
活塞致动件与活塞形成一体，或者刚性地固定到活塞上，而活塞致动件的底表面适合与结节转子的结节接合。活塞和活塞致动器之间的径向距离最好可以调整，从而调整活塞在气缸内的间隙。
为了减少机械零件的磨损从而确保动力装置平稳、安静和效率性能，因此提供了径向推力减少装置，根据一个实施例中的该装置是滚子，该滚子安装在每个结节上，每个滚子可以绕着平行于结节转子的旋转轴线的轴线进行旋转。
根据优选实施例，径向推力减少装置是滚子，该滚子具有齿轮部分，该部分安装在每个结节上，从而与固定在壳体的开口内的齿圈进行接合，因此使这些滚子产生绕着它们纵向轴线的正向旋转。根据这个实施例，这些滚子绕着它们的轴线连续地进行旋转，因此当它们接合活塞致动件的底表面时，它们连续滚动，从而消除了径向推力。
为了提高动力装置的效率，因此使气缸组件可旋转地限制在它们的孔内。此外，在活塞上设置密封环，并且优选地，在致动件上设置导向套环，而该致动件可在气缸组件内进行滑动。
根据一个实施例，提供了多动力装置，其中，壳体内的开口包括若干孔，这些孔布置在两个或者多个平行平面上；每个孔沿着径向轴线从所述开口处延伸。
另一方面，两个或者多个壳体在平行平面内的相互顶部上共心地叠置，因此旋转运动在邻近壳体的结节转子之间进行传递。
旋转动力装置包括两个以上的气缸平面，理想的是，一个平面内的孔中心相对于邻近平面内的孔中心的偏移角度为α°，其中α可以从公式中推出来：
α°＝(360/N)/p
其中：
α所测量的度数
N每个平面内的气缸数目；及
P平面的数目
当这些孔如上述一样成角度偏移时，可以得到连续的、顺序的泵送或者压缩效果。
根据第不同的装置，多级旋转动力装置的一个或者多个平面有利于形成泵或者压缩机，并且一个或者多个其它平面有利于形成星形发动机。但是，还提供了一种装置，其中一些孔包括一个或者多个进入阀和一个或者多个出口阀，并且剩余的孔安装有燃料供给喷嘴、点火和点火正时装置及气体交换通道，因此形成了结合的星形发动机和泵或者压缩机。
本发明的动力装置的重要特性在于，结节转子适合于顺时针方向和反时针方向旋转，并且不需要特殊的适应过程。相应地，在任何级中，结节转子可以反向或者反向旋转。
根据一些优选结构，壳体内的开口直径和凸形或者凹形表面的理论球形直径之间的弯曲比大约为1∶1到1∶4。优选的是，活塞具有直径对冲程的比值，该比值大于或者等于大约5∶1，并且结节转子以大约300RPM或者更小的速度进行旋转。
附图说明
为了理解本发明及了解它在实践中是如何实现的，现在参照附图，只借助于非限制性例子来描述一些优选实施例，在这些附图中：
图1是本发明第一实施例的动力装置的示意性平面视图，该动力装置是泵或者压缩机；
图2A和2B图解了图1中所看到的活塞组件处于两个连续的泵送/压缩步骤；
图3与图1相同，它图解了在结节转子旋转到这样位置上之后的泵/压缩机：在该位置上，活塞已完成了一个冲程；
图4是本发明的第二优选实施例的动力装置的分解透视图；
图5是本发明的双叠式优选实施例的动力装置的透视图；
图6是图5所看到的实施例的示意性顶视图，它图解了活塞中心的角度偏移；
图7图解了本发明优选实施例的三叠式动力装置；及
图8是图7所看到的实施例的示意图；它图解了活塞的偏移。
具体实施方式
首先参照附图中的图1，在该图1中，图解了通常用20来表示的动力装置。在这个例子中，动力装置20是压缩机或者泵。但是，显而易见的是，它容易转化成发动机，或者根据本发明的实施例可以是发动机和泵/压缩机的结合。
动力装置20具有通常是圆柱形的壳体22，该壳体22形成有中心圆形开口24和若干孔28，这些孔28在开口24到壳体22的外表面30之间进行径向延伸，这些孔通到圆形开口24中。
在这个例子中，壳体20形成有8个孔。但是，也可以选择不同数目的孔。最好地，孔的数目是偶数。
轴36延伸到开口24中，并且与通常用38表示的减速行星轮系相连，该行星轮系包括：恒星齿轮40，它固定到轴36上；三个行星齿轮42，它们通过轴48可旋转地支撑到开口24的壁46上。齿圈50构成了通常用52来表示的结节转子的整体部分。
本领域普通技术人员知道，在这个实施例中，行星齿轮可旋转地支撑到壳体上，但是可以有这样的不同实施例：行星齿轮可旋转地固定到结节转子52的传动装置上，并且齿圈固定到壳体上。
结节转子52是七面体件，该七面体共轴地安装在开口24内并且包括7个节点58。每个节点58可旋转地支撑滚子60，该滚子合适于在开口24内绕着圆形通道进行旋转，该圆形通道由孔28界定的圆来形成。这种布置是这样的：当滚子60与相应孔(图1中的孔28a)的纵轴线径向对准时，在最大情况下它通到那个专门的孔中，从而产生相关活塞的最大移动量，这个在下文中将变得显而易见。另一方面，当滚子60不在孔的附近时(参见图1中的孔28e)，活塞处于它的最低位置即非移动位置，下文中将作解释。在下面的描述中，与滚子最大凸出相对应的活塞的位置称作上死点或TDC，活塞的最低位置称作下死点或DBC。
每个孔28容纳通常用70来表示的气缸组件，在这个例子中气缸组件是泵/压缩机组件。
进一步参照图2A和2B，气缸组件70包括活塞72，该活塞可滑动地安装在气缸套插入件74内，而在活塞上设置着合适的密封环76，这个本身是公知的。但是，通过其它实施例可以注意到，气缸套可以省去。
活塞致动件78刚性地固定到活塞72上或者与活塞72形成一体，并且包括底表面80，该底表面适合与滚子接合，这个在下文中将作解释。为了使工作平稳并且使活塞和活塞致动件在孔28内保持对准，因此把活塞致动件78与导向套环84安装在一起。通过不同的实施例(未示出)，改变活塞和相关的活塞致动件之间的线性距离，从而控制活塞距离活塞顶部的间隙。例如通过下面这个方法可以实现这个：在两个件之间设置螺纹结合，或者通过其它装置。
在这个例子中，密封环76是自润滑环，这些环由PTFE形成，该PTFE包括大约15％的石墨，因此不需要液体润滑。但是其它润滑方式也是可以的。
活塞组件70还包括盘簧86，该盘簧86在一端支承在凹入肩87上，该凹入肩在活塞组件的壁内形成一体，并且在它的相对端，弹簧86支承在活塞致动件78上，因此使活塞和活塞致动件偏压到BDC位置即这样的位置：在该位置上，活塞被径向向内地进行偏压(参见图2A)。活塞组件70容易插入并且通过所提供的合适固定装置(未示出)固定在壳体的孔内，从而把该组件固定在壳体内。
活塞组件70还安装有进入阀90和出口阀92。图2A图解了泵冲程，而图2B图解了压缩冲程。应该注意到，在这些图中，活塞致动件78的底表面80是凸形的。
现在参照图1和3来理解本发明动力装置的顺序工作过程。在图1中，孔28a内所看到的活塞组件处于上死点(TDC)，而孔28e内的活塞组件处于下死点(BDC)。考虑到结节转子52现在沿着箭头90所表示的顺时针方向进行旋转，因此安装在孔28b、28c和28d内的活塞连续地进入移动，即向着它们的BDC位置进行运动。但是，安装在孔28f、28g和28h内的活塞组件连续地向着它们的上死点即出口冲程进行移动。
在图3中，图解了旋转22.5°之后的结节转子52，其中孔28a内的活塞组件现在处于它的下死点位置，而孔28e内的活塞组件处于它的上死点。现在所示出的安装在孔28b-28d内的活塞组件移向上死点，而安装在孔28f-28h内的活塞组件移向下死点。
这个实施例中的布置是这样的：孔的中心偏移其它的45度，而七个节点相互隔开大约51.4度。但是，通过改变孔的数目和节点的数目，动力装置的性能被改变。
在附图1，3中所示的实施例中，活塞致动件78图解有基本是平的底表面80。但是，应该知道，这些表面也可以是凹形的或者凸形的(图2所示一样)，或者可以具有复合的表面形状，这种复合的表面形状包括平部分和弧形部分的结合。在这种方法中，可以使活塞以一种速度模式移向BDC，而以另一种速度模式移向TDC，并且根据所泵送的或者压缩的流体粘性，可以延长或者缩短停止时间，这个可以是这样的情况。
还应该知道，在附图中所描述的活塞组件只表示泵送或者/压缩组件，但是动力装置还可以构成发动机。为此，活塞组件安装有燃料供给系统、燃料点火和正时装置、气体交换阀等，这些在现有技术中是公知的。
如果需要的话，可以设计成混合的发动机和泵/压缩机，其中一个壳体容纳许多发动机活塞组件和许多泵/压缩机活塞组件。但是，由于本发明装置简单并且极端模件化，因此在任何时候可以把每个活塞组件更换成泵活塞组件、压缩活塞组件或者发动机活塞组件。在这种方法中，活寒组件的任何结合是可以接受的，并且如果需要的话，一些活塞组件还可以一起省去。
根据本发明的变形，减速行星轮系可以是独立的装置，该装置没有安装在壳体内。在这种方法中，该装置的重量减少了。其它公知的减速装置也是可以的。
本发明动力装置的重要特征在于径向推力减少装置，在图1和3的实施例中的径向推力减少装置可以通过滚子60来得到。现在进一步参照附图中的图4，该图示出了一个不同的实施例。根据这个实施例，通常用100来表示的动力装置包括：内部齿圈102，它固定在壳体106内的合适凹口104内；及结节转子，它通常用108来表示，并且包括若干圆柱形滚子110，这些滚子110轴向地、可旋转地支撑在两个板112和114之间。每个滚子110形成有齿轮部分116，该齿轮部分与滚子形成一体或者固定地连接到滚子上。
在装配位置上，该位置形成于图5的上部分之外，滚子110的齿轮部分116接合在齿圈102内。
减速行星轮系120安装到壳体中，并且包括恒星齿轮122、三个行星齿轮124、齿圈126、形成有小孔129的顶部支撑板128和底板130，该底板130安装有轴132从而安装行星齿轮124。
轴134延伸通过底板130并且与恒星齿轮122接合。轴134通过轴承136来支撑。
壳体106形成有若干孔140，每个安装有通常用142表示的气缸组件，这些气缸组件如上所述可以是泵组件/压缩组件。
在装配位置上，旋转运动通过轴134来传递，并且通过减速组件120来减少速度。顶板128通过销(不能看见)延伸到板128的孔129中与结节转子108的底板114连接。
板114的旋转也使板112和滚子110产生旋转。但是，滚子110在传动装置102内的接合使滚子110也绕着它们的支撑轴进行旋转。
这种布置确保了，当滚子接合活塞致动件的底表面时，消除了径向推力或者实际上也减少摩擦力。
现在参照附图中的图5，图解了本发明的双叠式动力装置，该双叠式动力装置包括两个壳体150和152，它们共轴线地相互安装在顶部。每个壳体150和152在原理上与图4的分解图所示的实施例相同。但是，应该知道，壳体150没有减速组件120。从顶壳体150的板114上突出的销(不能看见)伸出到壳体152的板112中，而旋转运动在相关的壳体之间进行传递。
在这个实施例中，图4所看到的轴134可以省去，其中一个壳体、例如壳体152可以设计成发动机，而壳体150可以设计成泵/压缩机，整个动力装置是独立的，而壳体之间的旋转运动通过结节转子组件来传递。
图6是图5所示实施例的示意性顶视图，其中，它示出了，壳体150的活塞154和壳体152的活塞156之间的隔开角度通过公式来计算
α°＝(360/N)/p
其中
α所测量的度数
N在每个平面上的气缸数量；及
p平面数目
在这个例子中，N＝8和P＝2，因此角度α＝22.5度。
在图7的实施例中，图解了三重动力装置，该三重动力装置包括壳体160、162和164，其中每个壳体各自安装有若干活塞组件166、168和170。
就传递旋转运动及在三层中活塞中心的偏离而言，这个实施例中的布置实质上与图5的实施例的相同。
这种布置特别适合于泵送/压缩动力装置，但不局限于此，其中可以实现活塞的连续移动，从而确保工作平稳和连续压缩，或者确保吸入力。另一方面，壳体可以布置成协力工作。
图8图解了活塞组件的中心的径向偏移位置，以与图6有关的公式为基础的该偏移位置产生了不同的角度α＝15°。
在图7的实施例中，每个壳体容纳着不同的活塞组件。例如，叠置的动力装置可以设置成一个壳体是发动机、第二壳体是压缩机和第三个壳体是泵。但是，其它的各种结合也是可以的。
在已经进行了上面描述后，补充一些进一步的解释和要点。例如，应该指出的是，上述任一实施例中的结节转子可以沿着两个方向进行旋转，而在改变旋转方向之前组件不必进行任何改变。显而易见的是，能够把泵/压缩机灵活地连接到发动机的输出中，这是优点。
此外，如所述一样，除了使用PTEE活塞环来减少摩擦之外，没有设置特殊的润滑装置。这个事实本身有利于这样的泵/压缩机：该泵/压缩机特别与不同的气体一起使用，如医疗用品的氧、斯库巴潜水的不同气体和工业过程的气体，但不局限于此。典型地，在这些情况下，压缩气体需要高度净化。但是，应该注意到，可以使用各种各样的其它润滑合成物和其它润滑装置如现有技术中公知的液体油润滑。
在上面描述这些实施例的同时，减速行星齿轮成一体地设置在动力装置内，应该知道的是，这种减速机构可以省去，或者安装为独立组件，该独立组件连接在动力装置和提供旋转运动的发动机之间。还应该知道的是，尽管减速行星齿轮具有这些明显的优点：紧凑并且因此而适合于安装在本发明动力装置的壳体内，但是这种减速装置可以是任何特殊设计，并且不必局限于行星齿轮。
如上所述，气缸组件全部是标准件并且可以互换。明显的优点的是提供了灵活性，其中一个平面的动力装置可以设置有一些气缸组件，这些气缸组件适合于实现泵送或者压缩，而其它的气缸组件适合于产生旋转运动，因此动力装置是独立的。
还应该知道的是，本发明的泵/压缩机适合于同时泵送或者压缩不同的介质，其中一些气缸组件可以用来泵送或者压缩第一种流体，而其它活塞组件可以用来泵送或者压缩另一种流体介质。这些流体可以是液体或者气体，如本领域普通技术人员容易实现的一样。
如上面所描述和解释的一样，动力装置可以设计成通过整体装置重叠在相互的顶部上，而该整体装置设置来传递动力装置平面之间的旋转运动。就模件性而言，这又是一个优点，其中每个平面可以设置成实现不同种工作，即实现泵送、压缩或者发电工作(用作发动机)。另一方面，应该知道的是，不是在相互的顶部上重叠许多壳体，而是一个壳体设置有许多孔平面，每个平面用作不同功能的元件。
还应知道，一个或者多个气缸组件失效或者拆下一个气缸组件不会影响剩余气缸组件的功能操作，而这些剩余气缸组件中的每一个可以独立地进行工作。
还想强调的是，根据任何一个上述实施例中的动力装置的结构可以设计成具有接近300RPM的旋转速度。相对于现有技术的动力装置(现有技术的动力装置为了产生相同的工作典型地工作在明显较高的旋转速度上)，这被认为是巨大的优点，因此明显地提高了动力装置的总体效率。
通过使用活塞直径对冲程的极比、典型地大约为大于5∶1，本发明的动力装置可以实现减少活塞在气缸内的线性速度。这是一个明显优点，它导致了：摩擦、环磨损、气缸壁磨损减少，产生的热量较少并且减少了驱动系上的负载及工作起来更加平稳。
这些改进过的质量允许使用这样的材料：该材料在其它情况下不能用于这种动力装置中。例如，这些材料是合成塑料、轻金属等。使用这些材料的优点在于：减少了活塞环和气缸壁之间的摩擦损失并且消除了金属接触表面中所固有的粘附/打滑现象。这种布置还使较短冲程的压缩机在没有液体润滑的情况下(无油)进行工作，并且因此明显减少了该装置的总体尺寸大小和重量。
在说明书中描述和示出了一些优选实施例的同时，但是本领域普通技术人员知道，它不是用来限制本发明的公开，而它是用来覆盖落入细节了已作改动的附加权利要求所限制出的本发明的范围和实质内的所有变形和布置。

Claims (31)

1.一种旋转动力装置(10)，它包括：
壳体(22)，它具有圆形开口(24)和若干孔(28)，每个孔沿着径向轴线从所述开口(24)的中心进行延伸；
结节转子(52)，它安装在壳体(22)的开口(24)内，并且在开口(24)内进行共轴线旋转；所述结节转子(52)包括若干结节(58)，这些结节(58)沿着结合圆进行等距离分布，结节(58)的数目是奇数，它小于壳体(22)内的孔(28)的数目；
若干可更换的气缸组件(70)，每个组件固定地安装在壳体(22)内的相应孔(28)中；
每个气缸组件(70)包括活塞(72)，该活塞在气缸(74)内可进行滑动，活塞致动件(78)与每个活塞(72)相连；
工作装置与气缸(74)未端处的缸盖(88)相连，上述气缸组件还装有至少一个进入阀(90)和至少一个出口阀(92)；
每个活塞(72)沿着径向轴线在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间进行移动，这些活塞被盘簧(86)偏压到所述下死点上；
其中，结节转子(52)安装有与相应结点(58)连接的多个径向推力减少装置(60)，
所述径向推力减少装置可与相应的活塞致动件(78)接合。
2.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，活塞致动件(78)的底表面(80)可以是平的或者是平部分和弧形部分的结合。
3.如权利要求2所述的旋转动力装置，其中，活塞致动件(78)的底表面(80)的形状做成能控制在活塞(72)的TDC处的冲程排量和停止时间。
4.如权利要求3所述的旋转动力装置，其中，以转子(52)的旋转角度所测量的、活塞(72)在BDC处的停止角度d可以通过公式来计算出：
d≥(360°/n)*0.125
这里：
d是以度数测量出的停止角度；及
n是结节的数目。
5.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，当结节转子(52)的相应结节(58)沿着孔(28)的相应的径向轴线延伸时，活塞(72)处于上死点上；当相应结节从所述径向轴线移动角度(180°/n)-d/2时，活塞处于它的下死点上；
其中：
n-结节转子的结节数目；及
d-邻近气缸之间的停止角度(以度数测量)。
6.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，结节转子(52)与轴(36)连接，该轴从结节转子(52)的平面中心处、垂直于该平面地进行延伸，并且适合于从结节转子接受旋转运动或者把旋转运动传递到结节转子中。
7.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，活塞(72)在旋转运动传递到结节转子(52)上时可产生径向移动，因此形成了泵或者压缩机功能的动力装置。
8.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，工作装置构成发动机的燃烧装置，上述节点转子(52)在活塞(72)在气缸(74)内作径向移动时是可转动的，因此形成了如星形发动机功能的动力装置。
9.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，一些气缸组件的工作装置形成了具有如泵和压缩机功能的动力装置；另一些气缸组件的工作装置形成了具有如星形发动机功能的动力装置。
10.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，孔(28)的数目是偶数。
11.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，上述装置包括一个减速组件(120)，结节转子与减速组件相连。
12.如权利要求11所述的旋转动力装置，其中，减速组件(120)是行星轮系，所述行星轮系包括：恒星齿轮(122)，它固定到轴(134)上；至少一个行星齿轮(124)，它通过壳体可旋转地支撑；及齿圈(126)，它与结节转子(108)相连。
13.如权利要求11所述的旋转动力装置，其中，减速组件(120)是行星轮系，所述行星轮系包括：恒星齿轮(122)，它固定到轴(134)上；至少一个行星齿轮(124)，它可以旋转地固定到结节转子(108)上；及齿圈(126)，它固定到壳体(106)上。
14.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，活塞致动件(78)与活塞(72)形成一体，或者连接到活塞(72)上，上述活塞致动件(78)具有与径向推力减小装置结合的底表面(80)。
15.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，活塞(72)和活塞致动件(78)之间的径向距离是可以调整的。
16.如权利要求2所述的旋转动力装置，其中，壳体(24)内的圆形开口直径和凸形或者凹形表面(80)的理论球形直径之间的比为1∶1到1∶4。
17.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，径向推力减少装置是滚子(60)，该滚子安装在每个结节(58)上，上述滚子(60)可以绕着平行于结节转子(52)的旋转轴(36)的轴线进行旋转。
18.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，径向推力减少装置是滚子(110)，它具有纵向轴并可绕该轴转动，该滚子具有齿轮部分(116)，该部分安装在每个结节上，从而与固定在壳体(106)的圆形开口内的齿圈(102)进行接合，因此使这些滚子(110)产生绕着该纵向轴的正向旋转。
19.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，气缸组件可旋转地限制在它们的孔内。
20.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，在活塞(72)上设置至少一个密封环(76)。
21.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，在致动件(78)上设置至少一个导向套环(84)，而该致动件(78)可在定位套环内相对于孔(28)滑动。
22.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，活塞(72)和活塞致动件(78)具有不同的直径，因此该活塞可滑动地接纳在气缸套插入件(74)内。
23.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，壳体内的圆形开口包括若干孔，这些孔布置在两个或者多个平行平面上；每个孔沿着径向轴线从所述开口处延伸。
24.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，两个或者多个壳体在平行平面内的相互顶部上共心地叠置，因此旋转运动在邻近壳体的相应的结节转子之间进行传递。
25.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，结节转子(52)适合于顺时针方向和反时针方向旋转。
26.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，活塞(72)具有直径对冲程的比值，该比值大于或者等于5∶1。
27.如权利要求4所述的旋转动力装置，其中，结节转子(52)以300RPM或者更小的速度进行旋转。
28.如权利要求23或者24所述的旋转动力装置，其中，一个平面内的孔中心相对于邻近平面内的孔中心偏移角度α°，其中α可以从下面公式中推出来：
α°＝(360/N)/p
其中：
α所测量的偏移度数
N每个平面内的气缸数目；及
P平面的数目
29.如权利要求23或者24所述的旋转动力装置，其中，一个或者多个平行的平面接纳气缸组件，该气缸组件形成具有泵或者压缩机功能的动力装置，并且一个或者多个其它的平行平面接纳气缸组件，这些气缸组件形成具有星形发动机功能的动力装置。
30.一种旋转动力组件，它包括两个或者更多个如权利要求1所述的旋转动力装置，这些动力装置固定地、共轴线地相互连接起来。
31.如权利要求1所述的旋转动力装置，其中，一些孔接纳形成具有泵或压缩机功能的动力装置的气缸组件，另一些孔接纳形成具有星形发动机功能的动力装置的气缸组件。
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