CN1816680A - 具有主转子及附属转子的旋转机器 - Google Patents

Abstract

一种旋转内燃机或泵(10)，包括：一个主壳体(11)，其具有带有圆周壁(32，34)的空隙(15)；一个主转子(14)，其具有第一旋转轴(16)，至少一个与该轴径向地分隔开的外圆周壁(13)部分，并在主转子(14)内限定了一个弯曲部(17)；一个或多个附属转子部件(12)，其设置在弯曲部(17)或每一弯曲部(17)内以便绕与该弯曲部的中心轴共轴的第二旋转轴(18)旋转；一个或多个控制室(80)，其在工作循环过程中的任何时间通过附属转子(12)或每一附属转子(12)的两个或更多壁，空隙(15)的圆周壁以及主转子(14)的圆周壁的任何组合来限定。该发动机还具有多个孔口(30，28)，用于允许流体流入控制室(80)或从控制室(80)流出。

Description

具有主转子及附属转子的旋转机器

技术领域

本发明主要涉及旋转机器，并且更特别地涉及用于可膨胀的气体或可压缩的液体的旋转内燃机、压缩机、泵和涡轮。

背景技术

旋转内燃机是公知的，其例子包括转子式发动机(Wankel)和Sarich轨道发动机。这些发动机的缺点是它们需要复杂的部件和密封，展现出比一些发动机和转子的轨道旋转运动较低的压缩率，该转子移动质心，从而增加振动，使得平衡困难。

本发明试图提供一种能减缓一个或多个前述缺点的旋转机器。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种旋转内燃机或泵，包括：至少一个在其内具有一空隙的主壳体，该空隙具有一圆周壁；一个主转子部件，其设置在该空隙内，用于绕第一旋转轴旋转，该主转子部件包括至少一个与该旋转轴径向地分隔开的圆周壁部分，该圆周壁部分包括至少一个基本为弓形的壁部，从而在主转子内限定了至少一个弯曲部，该弯曲部或每一弯曲部具有一中心轴；一个或多个附属转子部件，该附属转子部件或每一附属转子部件设置在该弯曲部或每一弯曲部内，以便绕基本与弓形弯曲部或每一弓形弯曲部的中心轴共轴的第二旋转轴旋转；一个或多个控制室，其基本在工作循环的任何时间通过附属转子部件或每一附属转子部件的两个或更多壁，空隙的圆周壁以及主转子部件的圆周壁以任何组合而被限定；该发动机进一步包括多个与主壳体或每一主壳体相联的孔口以用于允许流体流入控制室或从控制室流出。

根据本发明的另一方面，提供了一种旋转发动机或泵，包括：至少一个在其内具有一空隙的主壳体，该空隙具有一圆周壁和至少一个基本为弓形的壁，该弓形的壁限定了至少一个具有中心轴的弯曲部；一个主转子部件，其设置在该空隙内，用于绕第一旋转轴旋转，该主转子部件包括一与旋转轴间隔开的圆周壁；一个或多个附属转子部件，该附属转子部件或每一附属转子部件设置在弯曲部内或每一弯曲部内，用于绕第二旋转轴旋转；一个或多个控制室，其基本在工作循环的任何时间通过附属转子部件或每一附属转子部件的两个或更多壁，空隙的圆周壁以及主转子部件的圆周壁以任何组合而被限定；该发动机进一步包括多个与该主壳体或每一主壳体相关联的孔口，以用于允许流体流入控制室或从控制室流出。

优选地，主转子部件或每一主转子部件通过传送元件可操作地连接到一个输出轴。

在一个优选实施例中，空隙的圆周壁正常为旋轮线形，外旋轮线形或摆线形，通过这些壁限定了一个上凸起和一个下凸起，它们在中点会合而限定了一个腰部。另一个优选实施例为在空隙内包括达十二个凸起。

在一个形式中，主转子部件的至少部分圆周壁部分是圆形的(或部分的圆形)，并且其尺寸是这样的，以便它的圆周壁在工作循环中形成了位于多个点处的密封，并且借助于腰部或每一腰部的帮助在控制室之间限定了一个分界线。

在另一形式型中，主转子部件基本为椭圆形。在该实施例中，凸起是圆形的以便控制室的尺寸可以变化而影响位于其内的流体。

优选地，主转子部件和附属转子部件通过齿轮系可操作地相互连接，并且在一个形式中，当主转子部件顺时针旋转时，该齿轮使附属转子部件优选地以主转子部件转速的1/3的转速逆时针旋转。无论该附属转子部件是通常设置在主转子部件内并绕其旋转，还是通常设置在主转子部件的外部，和/或无论与空隙相联系的凸起的数量是多少，无论附属转子或每一附属转子的外形是怎样的，该主转子和附属转子部件的相对转速通常取决于与主转子部件相联系的附属转子部件的数量。在另一个优选形式中，附属转子部件以1.25倍于主转子部件的角速度的速度旋转。

优选地，附属转子部件通常是三角形的，其中每一侧面通常是凹形的。其凹度可以变化，并且在较大凹度的情况下，该附属转子或每一附属转子可呈现出有辐条的外观。该附属转子部件通常在它的顶点处还可包括一个或多个密封，以便使从一个控制室逸出的而流向另一个控制室的工作流体最少。

该旋转机器的一个优选实施例适于用作内燃机，并且在该实施例中，可使用压缩点火燃料，或使用火花点火燃料。可使用一个或多个火花塞，例如后置式或前置式，这在旋转发动机中是公知的(参见转子式发动机 Wankel)。在一个形式中，可使用三个火花塞。燃料喷射系统可被用于发动机，其中燃料可正好在点火之前的阶段被喷射以用于最大的效率。

优选地，该主壳体或每一主壳体包括相对置的分隔开的端部以便包围控制室。在一个优选实施例中，该端壁支撑附属转子所围绕的而旋转的轴。在该形式中，端壁以与主转子相同的转速旋转并被固定到其中的轴上，从而允许附属转子绕它们被固定的轴而旋转。

优选地，当不使用齿轮来将附属转子部件与主转子部件可操作地连接起来而运转时，由于使用磨石或类似的工具来增加润滑剂的滞留并增加附属转子部件的反馈控制，该空隙的圆周壁稍微地变粗糙了。

优选地，该主壳体或每一主壳体具有与之相连的两个孔口，其中一个孔口是进气口，另一个孔口是排气口。进气口和排气口可以彼此靠近的方式设置在气缸的一个端部。该进气口适于允许工作流体例如空气或燃料空气的混合物在转子部件选定的旋转部分进入控制室。该排气口适于允许从控制室消耗的工作流体流出，并将该消耗的工作流体引出到例如排气管中。在一个形式中，该孔口可与主转子或每一主转子相连接，以便每一孔口终止在该主转子的圆周壁处。在另一实施例中，每一主壳体可设置多个孔口，通常是成对的进气口和排气口。

已知的密封方法可被用于减少燃烧或其它损失，例如气体的泄漏。

有利的是，在运转中，在内燃机的情形下，通过点燃控制室内的工作流体而提供了施加在轴上的爆炸力，其中附属转子或每一附属转子安装在该轴上。通常一旦附属旋转轴旋转经过一个通常在主转子部件的中心旋转轴和火花塞之间延伸的轴时，发生点火。在该种情况下，通常所有的扭矩设置在需要的方向上。

根据本发明的另一方面，提供了一种适合用在内燃机或泵中的活塞元件，活塞元件在使用时被操作地固定设置，以便在具有配合的内圆周壁的空隙内旋转，该活塞元件包括：多个呈圆周工作壁形式的工作面；一个或多个圆周的连接壁，每一圆周的连接壁在每一端部处与相邻的圆周工作壁相连接；一个顶点，其位于每一圆周的连接壁端和圆周的工作壁端的连接处；多个密封元件，每一密封元件设置在每一顶点处，该密封元件通过使配合的内圆周壁尽可能地对向成接近90°而提高密封性。

优选地，设置一呈弹簧形式的偏压装置，以便朝腔室的配合壁向外地偏压密封元件，在使用时活塞元件设置在该腔室内。优选地，该弹簧是压缩弹簧，其提供基本线性的偏压响应。在一个优选实施例中，该弹簧是螺旋压缩弹簧。

优选地设置一个支架以用于安装并支撑该密封元件或每一密封元件。

优选地，该支架设置在配合的外壳内，从而允许该支架通常沿垂直于配合表面的方向往复运动。

优选地，在活塞或转子内设置有孔口以便容纳密封元件。在优选的转子实施例中，孔口设置在转子的顶点或每一顶点处，并且在顶点或每一顶点和配合的外壳之间设置有一个用于支架的通道。

优选地，该转子部件或每一转子部件通常为三角形，其中每一侧面通常为凹形。其凹度可以变化，并且在较大凹度的情况下，该附属转子或每一附属转子可呈现出具有辐条的外观。在转子的优选实施例中，每一转子部件在每一辐条的端部包括两个顶点，并且在每一个顶点处设置有一密封元件，以便特别地，当配合表面的半径变小时，使流过密封元件而逸出的工作流体的量最少。

根据本发明的一个方面，设置有一个活塞元件，在使用时该活塞元件设置在具有侧壁的腔室内，该活塞元件包括侧壁部分，在使用时，该侧壁部分支撑在腔室的侧壁上或设置在靠近腔室的侧壁内，该活塞元件的侧壁被偏压以便朝向腔室的侧壁挤压。

优选地，该活塞元件是一个转子，其被安装以用于在内燃机或泵的腔室内旋转。

优选地，偏压装置设置成弹簧的形式，其通常响应于轴向间隔开的部分而提供线性的偏压。在优选实施例中，该弹簧可以是片簧或卷簧或一个或多个Belleville垫圈。

在优选实施例中，相邻的轴向分隔开的部分是活塞的一半，或者可包括一个主壳体和一个或多个盖。

优选地，该腔室的侧壁部分是气缸或空隙的侧面边界，而活塞元件在该气缸或空隙内移动。

附图说明

为了使对本发明的理解能够更清楚，附上示出示例性实施例的附图，这些附图为：

图1(i)-(viii)是顺序示出单一附属转子类型的旋转发动机在它的工作循环的各种阶段时沿该旋转发动机径面的前视断面图；

图2是沿双附属转子类型旋转发动机的径面的前视断面图，在这里第一控制室正好开始一个循环的点火阶段，并且第二控制室正好开始一个循环的压缩阶段；

图3至6和6A是沿同一个双附属转子发动机在工作循环的不同阶段时的径面的不同正视图；

图7是示意性的侧视断面图，示出了齿轮及转子与输出轴之间的内部关系；

图8是与图7相似的示意性侧视断面图，示出了一个不需要用齿轮来操作地连接附属转子和主转子的输出轴的发动机；

图9(i)、(ii)是平面图，示出了适于用在根据本发明制造的发动机中的附属转子；

图10是一示意性的前视断面图，示出了具有12个附属转子的发动机；

图11示出了与图10相同的实施例，其具有将附属转子可操作地连接至主转子的输出轴的齿轮(以虚线画出)；

图12是与图10相似的视图，但是其包括火花塞和气体逸出口；

图13和14是与图7和8相似的视图，示出了具有12个附属转子的发动机；

图15是本发明的另一优选实施例，该实施例为泵；

图16是沿径面方向的示意性断面平面图，示出了根据本发明制造的旋转内燃机的又一优选实施例，该实施例具有两个与一个主转子相连接的附属转子；

图17是与图16的实施例相似的视图，这里主转子在前一个视图基础上提前了90°；

图18是旋转内燃机(未示出进气口和排气口)的又一实施例，这里有一个附属转子大约处于旋转的点火阶段；

图19是示于图18的实施例的另一视图，也未示出孔口，其中一个转子定位在点火之后；

图20是一外壳的侧平面图，该外壳用在本发明的一个或多个实施例中，示出了进气口，排气口和火花孔的位置；

图21是一侧平面图，示出了用于插入到附属转子的密封的优选实施例；

图22是与一密封相结合的附属转子的侧视图，该密封示于图21中并且示出了本发明的一个方面；

图23是示于图22的附属转子的局部轴向断面图；

图24是示于图23的附属转子的局部顶视图；

图25-28是侧平面图，顺序示出了在燃烧循环的不同阶段时的本发明的又一优选实施例，其中空的圆圈指的是新鲜空气和/或燃料/空气进入到控制室中，十字标记指的是消耗的进气沿其路线排向排气口，而密集的圆点图案指的是压缩燃料/空气正经历做功冲程；

图29是示于图25-28的实施例，其不具有燃料/进气和处于不同角位置的主转子；

图30是沿图29中A-A线的旋转机器的断面图。

具体实施方式

参照图1，其示出了一个旋转内燃机，通常以10来表示，该旋转内燃机包括一个具有外壳壁8的发动机壳体11。该发动机壳体11呈转子气缸体9的形式，该转子气缸体包括一个主转子部件14，一个附属转子部件12。

转子气缸体可操作地连接至端板(在该实施例中未示出，但是其与示于图7的第二实施例上的151和153相似)，气缸体9和板51(151)和53(153)围起了一个发动机壳体的空隙15。端板通过四个螺栓77(图7中的177)靠着主壳体9被密封而被保持在适当位置。而且，端板51(151)和53(153)与主转子14一起绕气缸体9旋转，该主转子14通过它们各自的轴携带转子12和转子14(或者112和114)旋转。附属转子12以与主转子不同的速率旋转，并且因此在端板51和53以及附属转子12之间存在密封的滑动接触。端板51和53还带有用于齿轮系(在图7的第二实施例中以160示出)的轴，该齿轮系支配着附属转子12和主转子14之间的相对旋转。

上部圆周壁32进一步限定了一空隙的上部凸起，同样的，下部圆周壁34限定了空隙15的下部凸起，并且腰部42和44设置于该两个凸起之间。圆周壁32和34通常限定了旋轮线，外旋轮线或摆线外形，更特别地，由下面的数学等式来限定：

纵坐标

$y_a=(R_3-R_2)\cos \mathrm{\θ}+R_2\cos \left(\frac{\mathrm{\θ}}{3}\right)$

横坐标：

$x_a=(R_3-R_2)\sin \mathrm{\θ}+R_2\sin \left(\frac{\mathrm{\θ}}{3}\right)$

θ，R₁，R₂和R₃的定义可通过图3，图10以及下列来限定：

θ表示转子沿顺时针方向的角位移；从12点位置的0开始。

R₁表示主转子部件的半径(从中心到凸面的圆形圆周壁的距离)

R₂表示附属转子部件或每一附属转子部件的半径(从中心至顶点的距离)

R₃表示从主转子中心到θ＝0处的空隙内圆周壁的距离。

主转子部件14和附属转子部件12设置在空隙15的内部。主转子部件14安装在轴16上。齿轮系(在该实施例中未示出，但是其与示于图7的另一优选实施例的通常以160示出的相似)可操作地连接主转子14和附属转子12，在图1的实施例中，附属转子12以主动转子部件14的转速的1/3旋转，该两个转子具有相反的旋转方向。

主转子部件14具有一个通常为圆形(或部分圆形)的圆周壁7，还包括一个通常为弓形的壁13，其在主转子14内限定了一个弯曲部17。附属转子12至少部分地设置在弯曲部17内以旋转，并被安装在轴18上。

出于允许工作流体流向30并从28流出的目的，两个孔口被分别设置在控制室的30和28处。在图1中，孔30是入口，孔28为出口。

附属转子部件12通常为三角形，其每一侧面通常为凹面。该附属转子部件12具有三个顶点4，5，6，它们基本上总是与空隙32或34的内圆周壁或弯曲部的圆周密封接触，其中该附属转子部件在该弯曲部内旋转。由此多个分离的控制室通过以下而适当的形成了：附属转子的壁36，38，40和弯曲部17的壁；以及空隙的圆周边32，34。控制室的例子以70，72，74，76，78，80，82，84，和86示出。附属转子12通常形成为这样一种外形，以便在空隙的内圆周7的轮廓的间隙和当做功冲程开始(在四冲程循环用语中，通常为上止点)时，在通过设置一个尽可能小的腔而得到的高压缩率之间提供平衡。

火花塞以26表示，用于点燃工作流体。冷却通过主壳体9壁面上的用于冷却剂通道的孔(未示出)来提供。

为了描述旋转机器的操作，我们将使控制室经过一个工作循环，顺次经过图1(i)至图1(viii)的步骤。该工作循环基于公知的进气、压缩、做功和排气阶段的四冲程循环。

在运转中，主转子14绕轴16顺时针旋转，并且在图1(i)中，控制室70与入口30呈流体的连通，并且工作流体通过入口30被吸入和/或挤压入该控制室70。附属转子部件12绕轴18逆时针旋转，并且在图1(ii)所示的位置时，表示为5的顶点关闭了通向控制室的入口，现表示为72时，该控制室与入口30断开了液体的连通，并且对于该腔室开始进行压缩循环。

有利是，在运转中，在是内燃机的情形下，由控制室内工作流体的点燃引起的爆炸力施加在附属转子或每一附属转子所安装的轴上。通常，一旦附属旋转轴旋转经过一个通常在主转子部件的中央旋转轴和火花塞之间延伸的轴时，点火发生。在该情况下，通常所有的扭矩都提供在需要的方向上。

图1(iii)示出了更提前状态的压缩循环，图1(iv)示出了该压缩循环几乎完成了。图1(v)示出了压缩循环的完成，并且控制室，现在以数字78表示，设想其具有该工作循环的最小容量。

图1(vi)示出了该工作循环的初始部分，这里开始该工作循环的做功部分。此时火花塞26点燃工作流体。

图1(vii)和1(viii)越来越提前地示出了做功循环，直至最终，我们返回到控制室所在的图1(i)，现在表示为标记86，其与出口28呈流体的连通，做功循环终止，并且排气循环开始了。

有利的是，附属转子的三角形外形仅允许新鲜空气/进气与新鲜空气/进气相混合，并且不会将燃料/空气负荷或新鲜空气泵送至排气口。与消耗的进气相似-只有控制室内的消耗的进气将与消耗的进气混合，或被直接泵送至排气口。当交互作用错综复杂时，在多附属转子的实施例中，这将变得特别有效并且是有利的。

三角形附属转子部件的其它特征在于，由该附属转子的壁所限定的一个腔室总是用作存储功能。即，在由附属转子所限定的腔室中，只有两个用作四冲程循环的部分。其它腔室用作存储。但是，正如所提到的，当存储腔室再次用作四冲程循环时，消耗的进气与新鲜进气将不会混合，甚至是降低排气(或者可论证地变得更糟，将消耗的进气发送到进气口)。通过使用五边形的附属转子(未示出)，也可得到相似的优点。

发动机气缸体中可被利用的空间比其它转子发动机所能利用的空间要大。这允许了更高的压缩率以及更大的工作容积可被利用。

正如通过对机器几何尺寸的检查所表明的那样，在第一实施例中，在主转子部件的每一旋转中设有一个做功循环，并且因此在主转子部件的每一旋转中，附属转子12绕主转子部件转动该主转子部件的1/3。但是，附属转子上的数字仅在从图1(i)至1(viii)的循环的单一顺序读数时有效，由于顶点4，5和6指示了在单一主转子部件14旋转的每一个完成时的转子，因此读者不应使从图1(viii)至1(i)的循环“闭合”。可以看出，“空”腔室绕主壳体9旋转，而不对流体做功。

参照图2至8，示出了根据本发明另一实施例的旋转机器。那些与第一实施例描述的相似特征表示为相同的数字。在后面的图中，该实施例具有两个附属转子部件，112和112B，在主转子部件114的每一旋转中设有两个做功循环，从而提供了用于平衡和效率的更大势能。与第一实施例相似，对于主转子部件114的每一单一旋转，附属转子112和112B转动1/3转。该附属转子112和112B的旋转通过在图7中以160示出的齿轮系来控制。

图6A是第二实施例的正面断面图，虚线示出了将附属转子部件操作地连接至主转子部件的齿轮装置。但是，示于图8的另一实施例是一个旋转机器，其不具有将附属转子的旋转与主转子部件114连接起来的齿轮装置(前面在图7中以160示出)。通过提前反馈的概念，可以相信该附属转子112和112B将不必需要齿轮装置来将它们的旋转与主转子部件114的旋转相连接。这是由于横跨构成为经受做功循环的控制室的一部分(如图2中的180)的附属转子一个表面上的压力通常为常量，因此与由齿轮装置160控制时的正常发生的旋转相比，不允许有或多或少的旋转。即，如果任何燃烧的(或其它的)气体试图从控制室，例如密封(95，96或97)和圆周壁132之间流出去时，由于不存在从任何其它孔口向内的流动(例如在99处的密封/主要转子界面代替该流动)，前述流动将受到限制。因此所建立的提前反馈系统通过空隙132和134的圆周壁的粗糙和珩磨得到了加强。因此，旋转机器的质量、成本和复杂性通过移除齿轮系160而将被显著地减小。

图9(i)是一附属转子部件的详细视图，其适于与示于图10至14的以12表示的附属转子旋转机器。该附属转子212通常具有三个工作面，并且通常为三角形。但是它们的顶点在外部是扁平的并因此形成了扁的或正方形的末端，而不是端点，并且在每一正方形的顶点上设置有密封96，97。有利的是，该扁平的附属转子通过密封和空隙壁可提高对向的密封角度，以便形成更好的密封。

图9(ii)示出了适于与1个或2个附属转子旋转机器一起使用的通常为三角形的附属转子部件，其通常具有三个密封，其中在每一顶点上具有一个密封。

图10至14示出了根据本发明的具有12个转子的机器的实施例，其中与前述实施例中相似的特征表示为相同的数字。

圆周壁包括12个凸起232，它们在笛卡儿平面(Cartesian plane)上通过下列数学等式来限定：

$y_a=R\cos \mathrm{\θ}+R_2^1\cos (\mathrm{\α}-3\mathrm{\θ})$

$x_a=R\sin \mathrm{\θ}+R_2^1\sin (\mathrm{\α}-3\mathrm{\θ})$

式中：α在图9(i)中限定，在本实施例中其为0.0873弧度(rad)。

       R＝R₃-R₂(R₂和R₃在先前已被限定)。

前面的实施例(图1-8)展现的是利用主转子部件114旋转大约180°的做功循环，本实施例的做功循环在完整的做功阶段只利用了主转子部件214的大约30°的旋转。但是有利的是，此处六个做功阶段同时发生，并且每一附属转子部件在主转子部件214的每一旋转中做六次功，从而具有比其它实施例更平稳的功率输出。

根据具有12个转子实施例的旋转机器的断面端部正视图示于图13至14中。图13示出了没有齿轮系的断面图，该系统根据上面概括的提前反馈而用于附属转子的旋转，同时图14示出了齿轮装置260和环形齿轮。

旋转机器的另一实施例示于图15中，并且其为泵的形式。为了迫使来自进气口330的流体流向排气口328，该主转子由一动力源(未示出)顺时针驱动，并且该附属转子312和312B利用下游表面338以迫使流体流入排气口328。管路(未示出)直接将流体从孔口328引向预期的位置。

本发明的另一形式示于图16。在该实施例中，主转子414通常为椭圆形，它的圆周壁由下列来限定：

$y=A\cos \mathrm{\θ}+R_2\cos (\mathrm{\π}+\mathrm{\α}+\frac{5}{3}\mathrm{\θ})$

$x=A\sin \mathrm{\θ}+R_2\sin (\mathrm{\π}+\mathrm{\α}+\frac{5}{3}\mathrm{\θ})$

式中A在图16中被限定了，而α在图9中被限定了。

在这种形式中，空隙415的圆周壁432和434通常为圆形，并且相似地，弯曲部417的壁为圆形，或者部分的是圆形。该实施例还具有两个与主转子414相连接的附属转子部件412和412B。

在运转中，假定主转子414顺时针旋转，于是附属转子412和412B以主转子转速的1/3逆时针旋转。在发动机的工作循环中总是形成有四个控制室。在示于图16的视图中，假定两个腔室485和488具有最小可能的容积。488中的工作流体将要被或已被安装在侧板(未示出)上的火花塞426B所点燃。腔室487实际上处于进气阶段的末端，并且仍然与进气口428呈流体的连通。腔室485实际上处于排气阶段的完成处，并且与排气口430呈流体的连通。腔室486实际上处于做功阶段的末端。

图17示出了在图16的后一阶段处的每一腔室，此时每一腔室以图16中的数字并加上一个“A”来表示。可从该图看出，腔室487A处于压缩阶段，488A处于做功阶段，485A处于进气阶段，486A处于排气阶段。

将要被注意的是，对于主转子部件414的每一旋转，该示于图16和17的在后实施例具有两个做功冲程，这通过旋转孔428和430以及两个间隔开的火花塞426和426B而部分的成为了可能。

示于图18和19的实施例是根据本发明另一优选实施例的具有三个附属转子的发动机或泵，该发动机在主要空隙中包括四个凸起。另外，相同的数字表示那些在这里所描述的与另一实施例的发动机或泵相同的部件。此外，其运转与其它实施例的发动机或泵的运转相似。

图25-29示出了本发明的另一优选实施例，这里示出的发动机或泵在主要空隙内具有四个附属转子和四个凸起。其运转和构造与在这里所描述的另一实施例的发动机或泵相似，并且相同的数字表示相同的部件。在该实施例中，附属转子以主转子角速度的1又1/3倍旋转。

参照图22，示出了一个具有密封组件的活塞元件，该密封组件通常表示为345并且其适合于与上述的旋转发动机或泵一起使用。该密封组件345通常安装在上述的附属转子312之上，该附属转子312具有一个通常为三角形的主壳体。该主壳体具有三个凹形的主壁，其凹度是这样的，以致于该附属的转子312呈现出具有辐条的形式。在每一辐条内设有一密封组件。

附属转子部件312绕其中心轴319旋转并且转子312上的每一辐条通常具有两个顶点，密封元件设置在相应的孔内，每一个孔本身设置在每一个顶点上。至少一个密封元件维持与配合壁(在该图中未示出，但该壁是上面描述的那样，例如空隙圆周32，34，以及弯曲部圆周13和类似的变形)的密封接触以便限定一控制室(也未示于该图中)。

当配合壁面的半径变小时，通常每个辐条的两个顶点都被使用以便维持转子和配合壁面之间的密封接触。但是，每一辐条上具有一个顶点的附属转子可与该密封组件一起使用。当半径变小时，两个顶点的系统比单个顶点的密封具有密封优势，这是因为密封平面和配合壁面的平面之间的角度可被维持在大约30°以上。当密封角度下降到大约低于该数值时，密封将变为无效。对于密封来说，密封和壁之间的角度为90°时是理想的角度，但对于这种类型的旋转发动机来说，密封角度在工作循环附近将变化。

密封组件345包括一对安装到支架359的密封元件347，349，安装在外壳363内的支架359用作沿相应的辐条往复运动。该支架359可操作地连接到一呈螺旋压缩弹簧357形式的偏压装置355。因此该密封元件396，397被向外偏压，以便从它们相应的辐条顶点内的孔361延伸出来，从而在贯穿密封元件396，397被磨损的范围内保持与相应壁面的密封接触。

参照图23，示出了转子部件412的侧视断面图，该转子部件具有一包括两个部分413和415的主壳体，其中该两个部分相互邻接但沿着它们的旋转轴418轴向间隔开。偏压装置471以片簧的形式设置在两个部分413和415之间。以这种方式，转子的端面可与发动机的侧壁密封地配合，其中转子设置在该发动机中，不管发动机是热膨胀或者收缩，该转子的端面将与该发动机的侧面保持密封配合。

参照图30，示出了内燃机的一优选实施例，与其它先前的优选实施例相似，具有相同数量的附属转子612和与其共同运转的主转子。图30示出了侧壁651和653沿着空隙圆周壁634包围多个控制室。侧壁651和653安装到主转子轴616并绕其旋转。在该实施例中，侧壁651和653通过四个螺栓固定在一起，其中一个螺栓在677处示出，每一螺栓穿过主转子614内的配合孔。(当该处具有十二个“气缸”时，该处有十二个螺栓)。以这种方式，支撑附属转子612的轴618被安装到侧壁651和653，并将附属转子保持在它们的轨道内，它们绕本身的轴618的旋转与主转子的旋转轴616相分离。

侧壁651和653通过密封635被可密封地连接到转子气缸体609，并且当运转时，该侧壁旋转经过转子气缸体609。通过这种方式，当在发动机壳体内部执行实际工作时，包括端壁650和652的发动机外壳是静止的，并且该发动机外壳可被螺栓固定到已知的发动机固定件，当侧壁651和653绕主转子和轴旋转时，附属转子将绕其本身的轴618旋转，同时还绕主转子的轴616旋转。齿轮系660也随侧壁651和653一起旋转。

设置在660和661处的储油槽提供润滑和冷却。水和/或油可被用于冷却。一个泵被用来从储油槽中汲取油并将油从端壁650和652的整个区域喷射到旋转侧壁651和653以及齿轮660上，以用于冷却和润滑。

最后，可以理解，在不偏离本发明的精神或范围的前提下，各种改变、修改和/或添加可合并到部件的各种构造和布置中。

Claims (54)

1、一种旋转内燃机或泵，其包括：至少一个在其内具有空隙的主壳体，该空隙具有圆周壁；一个主转子部件，其设置在该空隙内而绕第一旋转轴旋转，该主转子部件包括至少一个与旋转轴轴向间隔开的外部圆周壁部分，该圆周壁部分包括至少一个基本为弓形的壁部分，其在主转子内限定了至少一个弯曲部，该弯曲部或每一弯曲部具有一中心轴；一个或多个附属转子部件，该附属转子部件或每一附属转子部件设置在该弯曲部或每一弯曲部内，以便绕基本与弓形弯曲部或每一弓形弯曲部的中心轴共轴的第二旋转轴旋转；一个或多个控制室，其基本在工作循环过程中的任何时间通过附属转子部件或每一附属转子部件的两个或更多壁、该空隙的圆周壁和主转子部件的圆周壁以任何组合来限定；该发动机还包括多个与主壳体或每一主壳体相联系的多个孔口，用于允许流体流入控制室或从控制室流出。

2、一种旋转发动机或泵，其包括：至少一个在其内具有空隙的主壳体，该空隙具有圆周壁和至少一个基本为弓形的壁，该弓形的壁限定了至少一个具有中心轴的弯曲部；一个主转子部件，其设置在该空隙内而绕第一旋转轴旋转，该主转子部件包括与旋转轴分隔开的圆周壁；一个或多个附属转子部件，该附属转子部件或每一附属转子部件设置在该弯曲部或每一弯曲部内，以便绕第二旋转轴旋转；一个或多个控制室，其基本在工作循环过程中的任何时间通过该附属转子部件或每一附属转子部件的两个或更多壁、该空隙的圆周壁和主转子部件的圆周壁的任何组合来限定；该发动机还包括多个与主壳体或每一主壳体相联系的孔口，用于允许流体流入控制室或从控制室流出。

3、根据权利要求1或2所述的旋转发动机或泵，其中第一旋转轴基本与空隙的中心轴共轴。

4、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中在内燃机的情形下，主转子部件或每一主转子部件通过传送装置可操作地连接至一个输出轴。

5、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中在泵的情形下，主转子部件或每一主转子部件通过传送装置可操作地连接至输出轴。

6、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中空隙的圆周壁部分基本为旋轮线形，外旋轮线形或摆线形，并且至少一个上部凸起和至少一个下部凸起在它们之间限定了至少一个腰部。

7、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中主转子部件的至少部分圆周壁部分是圆形的或圆弧形的，并且其尺寸是这样的，以便在主转子部件旋转中的某些时候圆周壁部分形成了一个密封，该密封在那些时候借助于该腰部或每一腰部的帮助在控制室之间限定了一个分界线。

8、根据权利要求2-7中的任意一项所述的旋转发动机或泵，其中主转子部件基本为椭圆形。

9、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中附属转子部件，主转子部件和空隙通过维持相邻的壁和/或顶点的邻接而限定了多个贯穿工作循环的控制室。

10、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中主转子部件和附属转子部件通过齿轮系统可操作地相互连接。

11、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中主转子部件和附属转子部件的相对转速基本取决于与主转子部件相关联的附属转子部件的数量和/或与空隙相关联的凸起的数量。

12、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中当主转子部件顺时针旋转时，齿轮以主转子部件转速的三分之一转速逆时针转动附属转子部件。

13、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中当主转子部件顺时针旋转时，齿轮以主转子部件转速的1又1/3倍转速逆时针转动附属转子部件。

14、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中附属转子部件基本为三角形或五边形。

15、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中附属转子部件具有基本为凹形的工作面。

16、根据权利要求15所述的旋转发动机或泵，其中工作面内凹到这样一种程度，以便使附属转子部件呈现出有辐条的外观。

17、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中附属转子部件包括顶点，并且基本在其顶点上包括一个或多个密封，以便使从一个控制室选出到另一个控制室的工作流体最少。

18、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中在内燃机的情形下，流体是工作流体，该工作流体包括压缩点火燃料或火花点火燃料或类似物。

19、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中在内燃机的情形下，使用一个或多个火花塞，例如后置式的和前置式的。

20、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中在内燃机的情形下，使用燃料喷射系统，使燃料可正好在点火之前喷射到控制室内以提高效率。

21、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中所述主壳体或每一主壳体包括相对置分隔开的端壁。

22、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中当发动机或泵未通过齿轮可操作地连接附属转子部件和主转子部件而运转时，由于使用了磨石或类似的工具来增加润滑剂的滞留并增加附属转子部件反馈控制的效率，空隙的圆周壁稍微地变粗糙了。

23、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中所述主壳体或每一主壳体具有与其相联的两个孔口，其中一个孔口作为进气口，另一个孔口作为排气口。

24、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中进气口和排气口紧密相邻地设置在主壳体的一侧。

25、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中在内燃机的情形下，进气口适于允许工作流体，例如空气或燃料/空气混合物在转子部件选定的旋转部分处进入到控制室。

26、根据权利要求2-5，8-25中任意一项所述的旋转发动机或泵，其中设置有一个或多个与所述主转子或每一主转子相联的孔口，以便该孔口或每一孔口终止在主转子的圆周壁处，并与管道流体连通以便将工作流体输送至发动机或泵，和/或从发动机或泵处输送工作流体。

27、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中每一主壳体上可设置多个孔口，通常为成对的进气口和排气口。

28、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中提供带有侧壁的主壳体以便包围多个控制室，所述侧壁相对于主壳体旋转。

29、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中该附属转子或每一附属转子安装在一根轴上，该轴接着安装在侧壁上以便相对侧壁旋转，该侧壁安装到主轴上，设置该主轴本身以便与附属转子部件和壁一起旋转。

30、根据权利要求29所述的旋转发动机或泵，其中侧壁被固定到主转子部件上。

31、根据前述任意一项权利要求所述的旋转发动机或泵，其中侧壁被可旋转地安装，以便允许该附属转子部件或每一附属转子部件绕第一轴作圆周运动，该附属转子或每一附属转子绕第二轴作圆周运动。

32、一种适合于用在内燃机或泵中的活塞元件，该活塞元件在使用时被操作地设置以便在具有配合的内圆周壁的空隙内旋转，该活塞元件包括：多个呈圆周工作壁形式的工作面；一个或多个圆周的连接壁，每一圆周的连接壁与相邻的圆周工作壁在每一端部处连接；一个顶点，其位于每一圆周连接壁的端部和圆周工作壁端部的连接处；多个密封元件，每一密封元件设置在每一顶点处，该密封元件通过使配合的内圆周壁尽可能的对向成接近90°而提高密封性。

33、根据权利要求32所述的活塞元件，其中该活塞元件是一个用在旋转内燃机或泵中的转子。

34、根据权利要求32或33所述的活塞元件，其中该密封元件通常以一个角度设置，该角度平分相邻的壁在每一顶点处对向的角度。

35、根据权利要求32-34所述的活塞元件，其中设置有一个将该密封元件或每一密封元件朝配合表面偏压的偏压装置，以便在密封元件磨损的延伸范围的期间，在活塞元件和配合表面之间可保持有效的密封。

36、根据权利要求35所述的活塞元件，其中该偏压装置呈弹簧的形式。

37、根据权利要求36所述的活塞元件，其中该弹簧是压缩弹簧，其对于密封元件提供基本线性的偏压。

38、根据权利要求36或37所述的活塞元件，其中该弹簧是螺旋压缩弹簧。

39、根据权利要求32-38中的任意一项所述的活塞元件，其中设置有一个用于安装和输送该密封元件或每一密封元件的支架。

40、根据权利要求39所述的活塞元件，其中该支架设置在一个配合外壳内，以便允许该支架以基本垂直于配合表面的方向往复运动。

41、根据权利要求32-40中的任意一项所述的活塞元件，其中在活塞元件中设置有孔口以容纳该密封元件。

42、根据权利要求41所述的活塞元件，其中孔口设置在其末端具有多个顶点的转子上，并在该顶点或每一顶点和配合的外壳之间设有用作支架的通道。

43、根据权利要求32-42中的任意一项所述的活塞元件，其中该活塞元件或每一活塞元件基本为三角形或五边形，每一侧边基本为凹形。

44、根据权利要求32-43中的任意一项所述的活塞元件，其中该转子部件或每一转子部件呈现出具有辐条的外观。

45、根据权利要求32-44中的任意一项所述的活塞元件，其中该转子部件或每一转子部件包括两个位于每一辐条的各自端部的顶点，并且在每一顶点上设置有一个密封元件，以便特别当配合表面的半径变小时，使逸出的经过密封元件的工作流体最少。

46、一种活塞元件，其在使用时被设置在具有一侧壁的腔室内，该活塞元件包括侧壁部分，当在使用时，所述侧壁部分依靠在腔室的侧壁上或者设置在紧靠该腔室的侧壁的地方，该活塞元件的侧壁被偏压以便被推向腔室的侧壁。

47、根据权利要求46所述的活塞元件，其中该活塞元件是用在旋转内燃机或泵中的转子。

48、根据权利要求46或47所述的活塞元件，其中偏压装置设置呈弹簧的形式，该弹簧向活塞的侧壁提供朝向腔室侧壁的基本线性的挤压。

49、根据权利要求48所述的活塞元件，其中该弹簧是片簧，卷簧或贝式弹簧垫圈部件。

50、根据权利要求46-49中任意一项所述的活塞元件，其中活塞包括形成在两个相邻的，轴向间隔开的部分内的主壳体，其中该两个间隔开的部分是活塞或转子的一半。

51、根据权利要求46-50中任意一项所述的活塞元件，其中当朝向腔室的侧壁使用时，该活塞元件包括偏压分离的一个主壳体和一个或多个盖。

52、根据权利要求46-51中任意一项所述的活塞元件，其中腔室的侧壁是气缸或空隙的侧边界，其中活塞在该气缸或空隙内往复运动，或者在活塞是转子的情况下，其在该气缸或空隙内旋转。

53、基本上参照附图而在上文描述的旋转发动机或泵。

54、基本上参照附图而在上文描述的活塞元件。

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