JP2013522534A - Positive displacement rotary system - Google Patents

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Abstract

【課題】内燃機関、圧縮機、ポンプおよび他のデバイスに利用できる、改良された容積式ロータリーシステムを提供する。
【解決手段】容積式ロータリーシステムは、メインローター201とスロット付きローター202とを含んでいる。メインローター201は、内部空胴と、該空胴の周側壁302に装着されている固定羽根(ブレード)301を含む。スロット付きローター202は、メインローター201内部に配置されて、ブレード301を受けるスロット312を含む。メインローター201およびスロット付きローター202は互いにずれた平行軸を中心に回転する。ローターが回ると、ブレード301とローター間シールとの間に室が形成される。ローター間シールは、スロット付きローター202の外面とメインローター201の空胴の内周壁との間の転がり接触点にまたはその付近に位置し、ローターが回転すると前記室は収縮および膨張する。
【選択図】図3B
An improved positive displacement rotary system that can be used in internal combustion engines, compressors, pumps, and other devices.
The positive displacement rotary system includes a main rotor (201) and a slotted rotor (202). The main rotor 201 includes an internal cavity and fixed blades (blades) 301 attached to the peripheral side wall 302 of the cavity. Slotted rotor 202 includes a slot 312 that is disposed within main rotor 201 and receives blade 301. The main rotor 201 and the slotted rotor 202 rotate about parallel axes that are offset from each other. As the rotor turns, a chamber is formed between the blade 301 and the seal between the rotors. The rotor-to-rotor seal is located at or near the rolling contact point between the outer surface of the slotted rotor 202 and the inner peripheral wall of the main rotor 201, and the chamber contracts and expands as the rotor rotates.
[Selection] Figure 3B

Description

本発明は内燃機関、圧縮機、ポンプおよび他のデバイスに利用できる、改良された容積式ロータリーシステムに関するものである。   The present invention relates to an improved positive displacement rotary system that can be used in internal combustion engines, compressors, pumps and other devices.

エンジン、ポンプ、圧縮機および他のデバイスの容積式圧縮および/または膨張を行うための、様々な周知のメカニズムがある。例えば、レシプロエンジンはシリンダ内にピストンを採用して、空気・燃料混合気を圧縮して、その空気・燃料混合気が点火されて膨張するときに機械的な力を出力することができる。レシプロエンジンおよび他のピストン型容積式システムは広く使われているが、当該システムには多数の欠点がある。ピストン型システムはきわめて複雑で多数の可動部品を有することになりかねない。ピストン運動の往復性は、エンジンまたは他のピストン型デバイスが作動できる速度を制限することになりかねない。他の欠点もよく知られている。   There are various well-known mechanisms for performing positive displacement compression and / or expansion of engines, pumps, compressors and other devices. For example, a reciprocating engine can employ a piston in a cylinder to compress an air / fuel mixture and output a mechanical force when the air / fuel mixture is ignited and expanded. Although reciprocating engines and other piston-type positive displacement systems are widely used, there are a number of drawbacks to such systems. Piston type systems are very complex and can have many moving parts. The reciprocity of piston motion can limit the speed at which an engine or other piston-type device can operate. Other drawbacks are well known.

他の種類の容積式システムは回転運動を利用する。例えば、いくつかのロータリーエンジンおよびポンプは、空胴内で回るローターに連結されている1つまたは複数の羽根(vane)を採用する。羽根は、空胴壁との滑り接触を維持するとともに、ローターが回るときに容積が変わる1つまたは複数の室を画定する。   Another type of positive displacement system utilizes rotational motion. For example, some rotary engines and pumps employ one or more vanes that are connected to a rotor that rotates in a cavity. The vanes maintain sliding contact with the cavity wall and define one or more chambers that change volume as the rotor turns.

しかし、当該設計は一定の制限をもつことになりかねない。例えば、羽根の先端と空胴壁との間に効果的なシールを維持することは問題をはらむことになりかねない。さらに、羽根と空胴壁との間に「チャタリング」が起こることになりかねない。以上の問題、およびその他の問題を克服するために、いくつかの設計は比較的多数の羽根を含むか、あるいはそうでなければ他の複雑な構成を採用する。   However, the design can have certain limitations. For example, maintaining an effective seal between the tip of the vane and the cavity wall can be problematic. Furthermore, “chattering” can occur between the blades and the cavity wall. To overcome the above and other problems, some designs include a relatively large number of vanes or otherwise employ other complex configurations.

本発明は内燃機関、圧縮機、ポンプおよび他のデバイスに利用できる、改良された容積式ロータリーシステムを提供することを目的とする。   The present invention seeks to provide an improved positive displacement rotary system that can be used in internal combustion engines, compressors, pumps and other devices.

以下の発明を実施するための形態でさらに説明される概念をまとめたものを簡単な形で紹介する。この概要は、本発明の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図していない。
本発明の少なくともいくつかの実施形態では、容積式ロータリーシステムはメインローターとスロット付きローターとを含んでいる。メインローターは、内部空胴と、該空胴の周側壁に装着されている固定羽根(すなわちブレード)とを含む。スロット付きローターは、メインローター内部に配置されて、メインローターブレード受入れのスロットを含む。メインローターおよびスロット付きローターは、互いにずれた平行軸を中心に回転する。ローターが回ると、ブレードとローター間シールとの間に室が形成される。ローター間シールは、スロット付きローターの外面とメインローター空胴の内周壁との間の転がり接触点またはその付近に位置する。当該室は、ローターが回転すると収縮および膨張する。
A summary of concepts further explained in the following detailed description will be introduced in a simplified form. This summary is not intended to identify key features or essential features of the invention.
In at least some embodiments of the invention, the positive displacement rotary system includes a main rotor and a slotted rotor. The main rotor includes an internal cavity and fixed vanes (i.e., blades) attached to the peripheral side wall of the cavity. The slotted rotor is disposed within the main rotor and includes a slot for receiving the main rotor blade. The main rotor and the slotted rotor rotate about parallel axes that are offset from each other. As the rotor turns, a chamber is formed between the blade and the seal between the rotors. The interrotor seal is located at or near the rolling contact point between the outer surface of the slotted rotor and the inner peripheral wall of the main rotor cavity. The chamber contracts and expands as the rotor rotates.

追加の実施形態は、1つまたは複数のメインおよびスロット付きのローター対を組み込むシステムを含んでいる。当該システムは、ロータリー内燃機関、流体圧縮機、ポンプ、流体駆動モーター、ターボチャージャー、内燃機関と電動発電機との組み合わせ、および他のシステムを含むが、これだけに制限されない。追加の実施形態は、追加のブレードおよび/または1つもしくは複数の追加のスロット付きローターを含み、メインおよびスロット付きのローター対を含む。   Additional embodiments include systems that incorporate one or more main and slotted rotor pairs. Such systems include, but are not limited to, rotary internal combustion engines, fluid compressors, pumps, fluid drive motors, turbochargers, combinations of internal combustion engines and motor generators, and other systems. Additional embodiments include additional blades and / or one or more additional slotted rotors, including main and slotted rotor pairs.

いくつかの実施形態に係るロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせを示す前面図である。It is a front view which shows the combination of the rotary engine and motor generator which concern on some embodiment. いくつかの実施形態に係るロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせを示す側面図である。It is a side view which shows the combination of the rotary engine and motor generator which concern on some embodiment. いくつかの実施形態に係るロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせを示す後面図である。It is a rear view which shows the combination of the rotary engine and motor generator which concern on some embodiment. 図1Aに示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown to FIG. 1A. 図2に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図2に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図2に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図2に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図2に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図2に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図2に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図2に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターの前面図である。2 is a front view of a slotted rotor for intake / compression of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C. FIG. 図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターの上面図である。2 is a top view of a slotted rotor for intake / compression of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C. FIG. 図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターの後面図である。FIG. 2 is a rear view of the intake / compression slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C. 図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターの前面図である。2 is a front view of a slotted rotor for the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C. FIG. 図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターの上面図である。2 is a top view of a slotted rotor for the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C. FIG. 図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターの後面図である。FIG. 2 is a rear view of the expansion / exhaust slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C. 図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用メインローターの前面図である。2 is a front view of an intake / compression main rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A to 1C. FIG. 図5Aに示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown to FIG. 5A. 図5Aに示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown to FIG. 5A. 別の実施形態によるメインローターを示す図である。It is a figure which shows the main rotor by another embodiment. 別の実施形態によるメインローターを示す図である。It is a figure which shows the main rotor by another embodiment. 作動中の選択された時点における図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。2 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and intake / compression slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C at selected times during operation. FIG. 作動中の選択された時点における図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。2 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and intake / compression slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C at selected times during operation. FIG. 作動中の選択された時点における図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。2 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and intake / compression slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C at selected times during operation. FIG. 作動中の選択された時点における図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。2 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and intake / compression slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C at selected times during operation. FIG. 作動中の選択された時点における図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。2 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and intake / compression slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C at selected times during operation. FIG. 作動中の選択された時点における図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。2 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and intake / compression slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C at selected times during operation. FIG. 作動中の選択された時点における図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。2 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and expansion / exhaust slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C at selected times during operation. FIG. 作動中の選択された時点における図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。2 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and expansion / exhaust slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C at selected times during operation. FIG. 作動中の選択された時点における図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。2 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and expansion / exhaust slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C at selected times during operation. FIG. 作動中の選択された時点における図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。2 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and expansion / exhaust slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C at selected times during operation. FIG. 作動中の選択された時点における図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。2 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and expansion / exhaust slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C at selected times during operation. FIG. 作動中の選択された時点における図1A〜図1Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。2 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and expansion / exhaust slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 1A-1C at selected times during operation. FIG. 限定半径方向延長スイングシールを示す図である。It is a figure which shows a limited radial direction extension swing seal. 限定半径方向延長スイングシールを示す図である。It is a figure which shows a limited radial direction extension swing seal. 別の実施形態による限定半径方向延長スイングシールを示す図である。FIG. 6 shows a limited radial extension swing seal according to another embodiment. ある追加実施形態によるロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせの前面図である。FIG. 5 is a front view of a combination of a rotary engine and a motor generator according to an additional embodiment. ある追加実施形態によるロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせの側面図である。FIG. 6 is a side view of a combination of a rotary engine and a motor generator according to certain additional embodiments. ある追加実施形態によるロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせの後面図である。FIG. 6 is a rear view of a combination of a rotary engine and a motor generator according to an additional embodiment. 図9Aに示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown to FIG. 9A. ある追加実施形態によるロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせの前面図である。FIG. 5 is a front view of a combination of a rotary engine and a motor generator according to an additional embodiment. ある追加実施形態によるロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせの側面図である。FIG. 6 is a side view of a combination of a rotary engine and a motor generator according to certain additional embodiments. ある追加実施形態によるロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせの後面図である。FIG. 6 is a rear view of a combination of a rotary engine and a motor generator according to an additional embodiment. 図11Aに示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown to FIG. 11A. 図12に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図12に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図12に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図12に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図12に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図12に示す位置から切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected from the position shown in FIG. 図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用メインローターを示す図である。It is a figure which shows the main rotor for intake / compression of the engine of FIG. 11A-FIG. 11C, and a motor generator. 図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用メインローターを示す図である。It is a figure which shows the main rotor for intake / compression of the engine of FIG. 11A-FIG. 11C, and a motor generator. 図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用メインローターを示す図である。It is a figure which shows the main rotor for intake / compression of the engine of FIG. 11A-FIG. 11C, and a motor generator. 図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターの前面図である。FIG. 12 is a front view of the intake / compression slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 11A-11C. 図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターの上面図である。11A is a top view of the intake / compression slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 11A-11C. FIG. 図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターの後面図である。FIG. 12 is a rear view of the intake / compression slotted rotor of the engine and motor generator of FIGS. 11A-11C. 作動中の選択された時点における図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 12 is a partial schematic view showing the relative positions of the intake / compression slotted rotor and main rotor of the engine and motor generator of FIGS. 11A-11C at selected points in operation. 作動中の選択された時点における図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 12 is a partial schematic view showing the relative positions of the intake / compression slotted rotor and main rotor of the engine and motor generator of FIGS. 11A-11C at selected points in operation. 作動中の選択された時点における図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 12 is a partial schematic view showing the relative positions of the intake / compression slotted rotor and main rotor of the engine and motor generator of FIGS. 11A-11C at selected points in operation. 作動中の選択された時点における図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 12 is a partial schematic view showing the relative positions of the intake / compression slotted rotor and main rotor of the engine and motor generator of FIGS. 11A-11C at selected points in operation. 作動中の選択された時点における図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の吸気/圧縮用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 12 is a partial schematic view showing the relative positions of the intake / compression slotted rotor and main rotor of the engine and motor generator of FIGS. 11A-11C at selected points in operation. 作動中の選択された時点における図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 12 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and the slotted rotor for expansion / exhaust of the engine and motor generator of FIGS. 11A to 11C at selected time points during operation. 作動中の選択された時点における図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 12 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and the slotted rotor for expansion / exhaust of the engine and motor generator of FIGS. 11A to 11C at selected time points during operation. 作動中の選択された時点における図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 12 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and the slotted rotor for expansion / exhaust of the engine and motor generator of FIGS. 11A to 11C at selected time points during operation. 作動中の選択された時点における図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 12 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and the slotted rotor for expansion / exhaust of the engine and motor generator of FIGS. 11A to 11C at selected time points during operation. 作動中の選択された時点における図11A〜図11Cのエンジンおよび電動発電機の膨張/排気用スロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 12 is a partial schematic view showing the relative positions of the main rotor and the slotted rotor for expansion / exhaust of the engine and motor generator of FIGS. 11A to 11C at selected time points during operation. 別の実施形態によるロータリー内燃機関および連結されている電動発電機を示す図である。It is a figure which shows the rotary internal combustion engine by another embodiment, and the motor generator connected. 別の実施形態によるメインローターおよびスロット付きローターの対の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a main rotor and slotted rotor pair according to another embodiment. ある追加実施形態によるロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a combination of a rotary engine and a motor generator according to certain additional embodiments. ある追加実施形態によるロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a combination of a rotary engine and a motor generator according to certain additional embodiments. 作動中の選択された時点における別の実施形態によるスロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 7 is a partial schematic view showing the relative positions of a slotted rotor and a main rotor according to another embodiment at a selected time during operation. 作動中の選択された時点における別の実施形態によるスロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 7 is a partial schematic view showing the relative positions of a slotted rotor and a main rotor according to another embodiment at a selected time during operation. 作動中の選択された時点における別の実施形態によるスロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 7 is a partial schematic view showing the relative positions of a slotted rotor and a main rotor according to another embodiment at a selected time during operation. 作動中の選択された時点における別の実施形態によるスロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 7 is a partial schematic view showing the relative positions of a slotted rotor and a main rotor according to another embodiment at a selected time during operation. 作動中の選択された時点における別の実施形態によるスロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 7 is a partial schematic view showing the relative positions of a slotted rotor and a main rotor according to another embodiment at a selected time during operation. 作動中の選択された時点における別の実施形態によるスロット付きローターとメインローターとの相対位置を示す部分模式図である。FIG. 7 is a partial schematic view showing the relative positions of a slotted rotor and a main rotor according to another embodiment at a selected time during operation.

図1Aは、いくつかの実施形態に係るロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせ100を示す前面図である。簡単にするために、エンジンおよび電動発電機100は、単に「エンジン100」ということもある。図1Bおよび図1Cは、エンジン100のそれぞれ側面図および後面図である。
エンジン100はハウジング101を含む。シャフト102は、ハウジング101の前面103および後面104から延びている。吸気口105は前面103に設けられている。排気口106は後面104に設けられている。
FIG. 1A is a front view showing a combination 100 of a rotary engine and a motor generator according to some embodiments. For simplicity, the engine and motor generator 100 may be simply referred to as “engine 100”. 1B and 1C are a side view and a rear view of engine 100, respectively.
Engine 100 includes a housing 101. The shaft 102 extends from the front surface 103 and the rear surface 104 of the housing 101. The air inlet 105 is provided in the front surface 103. The exhaust port 106 is provided on the rear surface 104.

便宜上、図1A〜図1Cでは、一定のエレメントは図示していない。例えば、ハウジング101は、ボルトで互いに固定され、1つまたは複数のガスケットで密封される1つまたは複数の部分に分割できる。ハウジング101は、内部の電動発電機エレメントを外部の負荷、バッテリ等に接続するために配線ハーネスが延びることができるように、1つまたは複数の開口も含んでもよい。ハウジング101は、冷却液ラインが通り抜けられる1つまたは複数の開口、燃料ラインもしくは他の燃料導管が燃料をハウジング101内部の燃焼室に送る開口等も含んでもよい。これらおよび他のエレメントの位置の選択は、一旦当業者に本明細書および添付の図面内で開示する情報が与えられたならば、そのような者にとって当たり前の設計上の選択事項であろう。   For convenience, certain elements are not shown in FIGS. 1A-1C. For example, the housing 101 can be divided into one or more portions that are secured together with bolts and sealed with one or more gaskets. The housing 101 may also include one or more openings so that the wiring harness can extend to connect the internal motor generator element to an external load, battery, or the like. The housing 101 may also include one or more openings through which the coolant line passes, openings through which fuel lines or other fuel conduits deliver fuel to the combustion chamber within the housing 101, and the like. The selection of the location of these and other elements would be a natural design choice for those skilled in the art once given the information disclosed in this specification and the accompanying drawings.

図2は、図1Aに示す位置から切断したエンジン100の断面図である。エンジン100の前部は、吸気/圧縮用メインローター201と吸気/圧縮用スロット付きローター202とを含む。エンジン100の後部は、膨張/排気用メインローター203と、膨張/排気用スロット付きローター204とを含む。
メインローター201および203はそれぞれ、メインローター軸AMR100を中心に回転する。スロット付きローター202および204はそれぞれ、シャフト102に装着されている。スロット付きローター202および204ならびにシャフト102はすべて、スロット付きローター軸ASR100を中心に回転する。図2を見てわかるように、軸AMR100およびASR100は互いにずれている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of engine 100 cut from the position shown in FIG. 1A. The front portion of the engine 100 includes an intake / compression main rotor 201 and an intake / compression slotted rotor 202. The rear portion of the engine 100 includes an expansion / exhaust main rotor 203 and an expansion / exhaust slotted rotor 204.
Each of the main rotors 201 and 203 rotates around the main rotor axis AMR100. Slotted rotors 202 and 204 are each mounted on shaft 102. Slotted rotors 202 and 204 and shaft 102 all rotate about slotted rotor axis ASR100. As can be seen in FIG. 2, the axes AMR100 and ASR100 are offset from each other.

ケーシング101は、電動発電機として作動するように構成できる内部コンポーネントを含む。本明細書で使用するとき、「電動発電機」は、電動機または同期発電機として作動するように構成できるコンポーネントの組み合わせも含む。電動発電機の巻線および他のコンポーネント(例、いくつかの実施形態では永久磁石)は、メインローター201および203の円周に設けられている。エンジン100の実施形態では、電機子208がメインローター201の外周に装着されて、ハウジング101の内壁に装着されているステーター209に対して回転する。電機子210は、同様にメインローター203の外周に装着されて、これもハウジング101の内壁に装着されているステーター211に対して回転する。   Casing 101 includes internal components that can be configured to operate as a motor generator. As used herein, “motor generator” also includes a combination of components that can be configured to operate as a motor or a synchronous generator. Motor generator windings and other components (eg, permanent magnets in some embodiments) are provided around the circumference of the main rotors 201 and 203. In the embodiment of the engine 100, the armature 208 is mounted on the outer periphery of the main rotor 201 and rotates with respect to the stator 209 mounted on the inner wall of the housing 101. Similarly, the armature 210 is mounted on the outer periphery of the main rotor 203 and rotates with respect to the stator 211 mounted on the inner wall of the housing 101.

電機子208および210、ならびにステーター209および211は、エンジン100を始動するときにローター201〜204を回転させる電動機として使用できる。エンジン100が始動して、自動継続する内燃サイクルが進行した後、さらにステーター209および211内での電機子208および210の回転を利用して電力を発生させることができる。ローター201および203のそれぞれが、対応するステーター内で回転するように構成されている電機子を含むが、他の実施形態は、1つだけのローターが電機子を含むエンジンおよび電動発電機を含む。例えば、他の実施形態は、1つだけのメイン/スロット付きローター対が電動発電機コンポーネントを含むエンジンを含むことができるであろう。   Armatures 208 and 210 and stators 209 and 211 can be used as electric motors that rotate rotors 201 to 204 when engine 100 is started. After the engine 100 is started and an internal combustion cycle that continues automatically proceeds, electric power can be generated using the rotation of the armatures 208 and 210 in the stators 209 and 211. Each of the rotors 201 and 203 includes an armature that is configured to rotate within a corresponding stator, but other embodiments include an engine and motor generator in which only one rotor includes the armature. . For example, other embodiments could include an engine in which only one main / slotted rotor pair includes a motor generator component.

メインローター201は軸受213および軸受215に回転支承されている。メインローター203は軸受217および軸受219に回転支承されている。シャフト102は軸受221および軸受223に回転支承されている。
前リングシール230はスロット付きローター202の前側に設けられている。同様な後リングシール231はスロット付きローター202の後側に設けられている。スロット付きローター202に対して固定して、メインローター201の内面に対して動いてもよいシール230および231は、スロット付きローター202とメインローター201との間に形成されるローター間室を密封するのを助ける。これらの室の動作は、図6A〜図6Fに関連して以下に述べる。
The main rotor 201 is rotatably supported by the bearing 213 and the bearing 215. The main rotor 203 is rotatably supported by a bearing 217 and a bearing 219. The shaft 102 is rotatably supported by the bearing 221 and the bearing 223.
The front ring seal 230 is provided on the front side of the slotted rotor 202. A similar rear ring seal 231 is provided on the rear side of the slotted rotor 202. Seals 230 and 231 that may be fixed relative to the slotted rotor 202 and move relative to the inner surface of the main rotor 201 seal the rotor space formed between the slotted rotor 202 and the main rotor 201. To help. The operation of these chambers is described below in connection with FIGS. 6A-6F.

前リングシール232および後リングシール233は、ハウジング101内に設けられている。リングシール233は、シール230と連動して、圧縮空気の漏れがエンジン100の膨張/排気側に移動するのを防ぐのを助ける。シール232は、シール230と連動して、例えば、メインローター201を囲むケーシング101の内部空間からの吸気をさせないことによって、ローター201と202との間の室への吸気が確実にポート105からくるようにするのを助ける。   The front ring seal 232 and the rear ring seal 233 are provided in the housing 101. Ring seal 233 works in conjunction with seal 230 to help prevent compressed air leaks from moving to the expansion / exhaust side of engine 100. The seal 232 interlocks with the seal 230 to prevent intake from the internal space of the casing 101 surrounding the main rotor 201, for example, so that intake into the chamber between the rotors 201 and 202 is surely brought from the port 105. To help.

リングシールが−40℃(−40°F)から100℃(212°F)の間の温度に曝される、ある実施形態の場合、リングシールの材料は、ブナ−N、フルオロシリコン、シリコン、ネオプレン、テフロン(登録商標)、バイトン、ゴム、ニトリルおよび同様な他のものを含むことができるであろう。リングシールが100℃を超える温度に曝されることがある実施形態の場合、リングシールの材料は、グラファイト、カーボングラファイト、フッ化物−ニクロムなどの自己潤滑性フッ化物−金属複合材、低摩擦ダイヤモンドライクカーボンで被覆した高温材料、および同様な他のものを含むことができるであろう。   For certain embodiments where the ring seal is exposed to temperatures between -40 ° C. (-40 ° F.) and 100 ° C. (212 ° F.), the material of the ring seal is Buna-N, fluorosilicone, silicon, It could include neoprene, Teflon, Viton, rubber, nitrile and the like. For embodiments where the ring seal may be exposed to temperatures in excess of 100 ° C., the material of the ring seal is graphite, carbon graphite, a self-lubricating fluoride-metal composite such as fluoride-nichrome, low friction diamond It could include high temperature material coated with like carbon, and others as well.

前リングシール236はスロット付きローター204の前側に設けられている。同様な後リングシール237はスロット付きローター204の後側に設けられている。スロット付きローター204に対して固定して、メインローター203の内面に対して動いてもよいシール236および237は、スロット付きローター204とメインローター203との間に形成されるローター間室を密封するのを助ける。これらの室の動作は、図7A〜図7Fに関連して以下に述べる。   The front ring seal 236 is provided on the front side of the slotted rotor 204. A similar rear ring seal 237 is provided on the rear side of the slotted rotor 204. Seals 236 and 237 that may be fixed relative to the slotted rotor 204 and move relative to the inner surface of the main rotor 203 seal the rotor space formed between the slotted rotor 204 and the main rotor 203. To help. The operation of these chambers is described below in connection with FIGS. 7A-7F.

前リングシール238および後リングシール239は、ハウジング101内に設けられている。リングシール238は、シール236と連動して、膨張する空気の漏れを防ぐのを助ける。シール239は、シール237と連動して、排気ガスが確実にポート106から吐き出され、メインローター203を囲むケーシング101の空間に押し込まれないようにするのを助ける。リングシール236〜239は、リングシール230〜233を形成するために使用されるものと同様の材料から形成できる。   The front ring seal 238 and the rear ring seal 239 are provided in the housing 101. The ring seal 238 works in conjunction with the seal 236 to help prevent leakage of expanding air. The seal 239 works in conjunction with the seal 237 to help prevent exhaust gas from being discharged from the port 106 and being pushed into the space of the casing 101 surrounding the main rotor 203. The ring seals 236-239 can be formed from materials similar to those used to form the ring seals 230-233.

新鮮な空気は、吸気口105からエンジン100の吸気/圧縮側に吸い込まれる。吸気口105は環状給気マニホルド305につながっており、マニホルドは以下詳細に説明する。マニホルド305から吸い込まれた新鮮な空気は、これも以下に述べるように、メインローター201とスロット付きローター202との間で圧縮されてから、圧縮空気流路242から出力される。   Fresh air is drawn into the intake / compression side of engine 100 from intake port 105. The air inlet 105 is connected to an annular air supply manifold 305, which will be described in detail below. The fresh air sucked from the manifold 305 is compressed between the main rotor 201 and the slotted rotor 202 and then output from the compressed air flow path 242 as described below.

流路242は燃焼室243に流れ込む。図2には図示していないが、燃焼室243は燃料噴射器および逆流防止弁も含む。エンジン100の燃料としてガソリンを利用するいくつかの実施形態では、燃焼室243は、火花プラグ、予熱プラグまたは他の点火源を含んでもよい。燃料としてガソリンを利用する、他のある実施形態では、室243は燃料噴射器を含んでもよく、点火源はローター203および204のローター間膨張室の内部に入れることができる。このような点火源は、スロット付きローター204の外面の一部に組み込むことができるであろう。   The flow path 242 flows into the combustion chamber 243. Although not shown in FIG. 2, the combustion chamber 243 also includes a fuel injector and a check valve. In some embodiments that utilize gasoline as the fuel for engine 100, combustion chamber 243 may include a spark plug, a preheat plug, or other ignition source. In certain other embodiments that utilize gasoline as fuel, the chamber 243 may include a fuel injector and the ignition source may be placed inside the inter-rotor expansion chamber of the rotors 203 and 204. Such an ignition source could be incorporated into a portion of the outer surface of the slotted rotor 204.

いくつかの実施形態では、エンジン100は複数の燃料タイプのいずれかを利用して動作するように構成し、複数の点火源を含むことができるであろう。例えば、第1点火源を室243に入れ、第2点火源をローター間膨張室の内部に入れることができるであろう。ディーゼル燃料、灯油および様々な他の燃料タイプを利用する場合、第1点火源を利用して、第2点火源を停止させることができるであろう。ガソリンまたは様々な他の燃料タイプを利用する場合、第1点火源を停止させて、第2点火源を利用することができるであろう。さらに他の実施形態では、室243は燃料噴射器を含まなくてもよい。例えば、いくつかの実施形態は、吸気口105のローター201および202から、上流に設けられている気化器から燃料/空気混合気を受け取ることができるであろう。   In some embodiments, engine 100 could be configured to operate using any of a plurality of fuel types and include a plurality of ignition sources. For example, a first ignition source could be placed in the chamber 243 and a second ignition source could be placed inside the inter-rotor expansion chamber. When utilizing diesel fuel, kerosene, and various other fuel types, the first ignition source could be utilized to stop the second ignition source. If gasoline or various other fuel types are utilized, the first ignition source could be stopped and the second ignition source utilized. In still other embodiments, the chamber 243 may not include a fuel injector. For example, some embodiments could receive fuel / air mixtures from rotors 201 and 202 of inlet 105 from a carburetor provided upstream.

図2に戻ると、圧縮空気および燃焼生成物は室243から流路244を通り、メインローター203とスロット付きローター204との間のローター間膨張室に流れ込む。圧縮空気および燃焼生成物の膨張がローター203および204(ならびに、したがってローター201および202)を回転させた後、排気が掃気されて、排気口106から押し出される。   Returning to FIG. 2, the compressed air and combustion products flow from the chamber 243 through the flow path 244 into the inter-rotor expansion chamber between the main rotor 203 and the slotted rotor 204. After the expansion of the compressed air and combustion products rotates the rotors 203 and 204 (and thus the rotors 201 and 202), the exhaust is scavenged and pushed out of the exhaust port 106.

図3Aは、図2に示す第1位置から切断したエンジン100の断面図である。切断面はスロット付きローター202の前側に位置し、図3Aの視点はエンジン100の前方に向いている。図3Aで一部を見てわかるように、ブレード301はメインローター201の内周壁302および内側前壁303に固定されている。メインローター201の内側円周開口304は、ハウジング101の内側前面およびそれに設けられているいくつかのコンポーネントに露出している。例えば、シール232(前述)が視認できる。また吸気口105に接続している環状マニホルド305も視認できる。逆止め弁(図示せず)は吸気口105に設けることができるであろう。   3A is a cross-sectional view of engine 100 taken from the first position shown in FIG. The cut surface is located on the front side of the slotted rotor 202, and the viewpoint in FIG. 3A faces the front of the engine 100. As can be seen from a part of FIG. 3A, the blade 301 is fixed to the inner peripheral wall 302 and the inner front wall 303 of the main rotor 201. The inner circumferential opening 304 of the main rotor 201 is exposed to the inner front surface of the housing 101 and several components provided on it. For example, the seal 232 (described above) can be visually recognized. An annular manifold 305 connected to the air inlet 105 is also visible. A check valve (not shown) could be provided at the inlet 105.

図3Bは、図2に示す第2位置から切断したエンジン100の断面図である。切断面はリングシール230のちょうど後部に位置し、図3Bの視点はエンジン100の後方に向いている。スロット付きローター202は、インレット流路311に接続されているインレットポート310を含む。図4A〜図4Cに関連して詳細に説明するように、ポート310だけがローター202の前側に露出している。図3Bでは、断面の位置のために流路311だけが視認できる。   3B is a cross-sectional view of engine 100 taken from the second position shown in FIG. The cut surface is located just behind the ring seal 230, and the viewpoint of FIG. The slotted rotor 202 includes an inlet port 310 connected to the inlet flow path 311. Only port 310 is exposed on the front side of rotor 202, as will be described in detail in connection with FIGS. In FIG. 3B, only the flow path 311 is visible due to the position of the cross section.

スロット付きローター202は、スロット312と割りトラニオンシール313とをさらに含む。シール313は、円筒部の形の形状を有する2つの半体313aおよび313bを含む。シール半体313aは壁部315に隣接し、シール半体313bは壁部316に隣接する。壁315および316は、シール半体313aおよび313bの外面に一致する円筒形状を有する。ブレード301は、半体313aおよび313bの内面によって形成されるスロット内部に設けられている。ローター201および202が回転すると、図6A〜図6Fに関連して以下に述べるように、シール313は軸314を中心に揺動的に回転するとともに、ブレード301がシール313に滑り込んだりシール313から滑り出たりする。シール313はスロット312、およびブレード301の内部先端周囲からのガス漏れを防ぐ。シール313は、リングシール230〜233を形成するために使用するものと同様の材料から形成できる。   The slotted rotor 202 further includes a slot 312 and a split trunnion seal 313. The seal 313 includes two halves 313a and 313b having a cylindrical shape. Seal half 313 a is adjacent to wall 315 and seal half 313 b is adjacent to wall 316. Walls 315 and 316 have a cylindrical shape that coincides with the outer surfaces of seal halves 313a and 313b. The blade 301 is provided inside a slot formed by the inner surfaces of the half bodies 313a and 313b. As the rotors 201 and 202 rotate, the seal 313 rotates pivotally about the shaft 314 and the blade 301 slides into the seal 313 or from the seal 313 as described below in connection with FIGS. 6A-6F. Slide out. The seal 313 prevents gas leakage from the slot 312 and around the inner tip of the blade 301. The seal 313 can be formed from a material similar to that used to form the ring seals 230-233.

スロット付きローター202は、外縁320に約60°の間隔で限定半径方向延長リーフシール321も含む。リーフシール321は、転がり接触してローター間シールを形成するローター201および202の部分の間からのガス漏れを防ぐのを助けるものであり、以下詳細に述べる。
図3Cは、図2に示す第3位置から切断したエンジン100の断面図である。切断面はリングシール231のちょうど前方に位置する。図3Cの視点はエンジン100の前方に向いている。スロット付きローター202は、アウトレット流路326に接続されているアウトレットポート235をさらに含む。図4A〜図4Cで詳細に説明したように、ポート325のみがローター202の後側に露出している。図3Cでは、断面の位置のために流路326だけが視認できる。
The slotted rotor 202 also includes a limited radially extending leaf seal 321 at an outer edge 320 spaced about 60 ° apart. The leaf seal 321 helps prevent gas leakage from between the portions of the rotors 201 and 202 that make rolling contact and form a rotor-to-rotor seal and will be described in detail below.
3C is a cross-sectional view of engine 100 taken from the third position shown in FIG. The cut surface is located just in front of the ring seal 231. The viewpoint in FIG. 3C faces the front of the engine 100. The slotted rotor 202 further includes an outlet port 235 connected to the outlet flow path 326. As described in detail with reference to FIGS. 4A to 4C, only the port 325 is exposed on the rear side of the rotor 202. In FIG. 3C, only the flow path 326 is visible due to the position of the cross section.

図3Dは、図2に示す第4位置から切断したエンジン100の断面図である。切断面はスロット付きローター202の後側に位置し、図3Dの視点はエンジン100の後方を向いている。ブレード301は、メインローター201の内側後壁328にも固定されている。メインローター201の内側円周開口329は、ハウジング101の内面およびそれに設けられているいくつかのコンポーネントに露出している。例えば、シール233(前述)が視認できる。圧縮空気流路242(図2)に接続する弓状マニホルドも視認できる。   3D is a cross-sectional view of engine 100 taken from the fourth position shown in FIG. The cut surface is located on the rear side of the slotted rotor 202, and the viewpoint in FIG. 3D faces the rear of the engine 100. The blade 301 is also fixed to the inner rear wall 328 of the main rotor 201. The inner circumferential opening 329 of the main rotor 201 is exposed on the inner surface of the housing 101 and some components provided on it. For example, the seal 233 (described above) can be visually recognized. An arcuate manifold connected to the compressed air flow path 242 (FIG. 2) is also visible.

図3E〜図3Hを見てわかるように、メインローター203およびスロット付きローター204の構成は、メインローター201およびスロット付きローター202の構成と非常によく似ている。図3Eは、図2に示す第5位置から切断したエンジン100の断面図である。切断面はスロット付きローター204の前側に位置し、図3Eの視点はエンジン100の前方に向いている。図3Eで一部を見てわかるように、ブレード334は、メインローター203の内周壁333および内側前壁337に固定されている。メインローター201の内側円周開口335は、ハウジング101の内面およびそれに設けられているいくつかのコンポーネントに露出している。例えば、シール238(前述)が視認できる。流路244(図2)に接続する弓状マニホルド336も視認できる。   As can be seen in FIGS. 3E-3H, the configuration of the main rotor 203 and slotted rotor 204 is very similar to the configuration of the main rotor 201 and slotted rotor 202. 3E is a cross-sectional view of engine 100 taken from the fifth position shown in FIG. The cut surface is located on the front side of the slotted rotor 204, and the viewpoint in FIG. 3E faces the front of the engine 100. As can be seen from part of FIG. 3E, the blade 334 is fixed to the inner peripheral wall 333 and the inner front wall 337 of the main rotor 203. The inner circumferential opening 335 of the main rotor 201 is exposed on the inner surface of the housing 101 and some components provided on it. For example, the seal 238 (described above) can be visually recognized. An arcuate manifold 336 connected to the flow path 244 (FIG. 2) is also visible.

いくつかの実施形態では、弓状マニホルド336は、室243の弁が、加熱され圧縮された空気の次の充填量を室243ならびにローター203および204のローター間室に進入させるときの背圧を最小限にするように、ローター204の回転の約170°にわたり延びている。
図3Fは、図2に示す第6の位置から切断したエンジン100の断面図である。切断面はリングシール236のちょうど後部に位置し、図3Fの視点はエンジン100の後方を向いている。スロット付きローター204は、インレット流路341に接続されているインレットポート340を含む。図4A〜図4Cに関連して詳細に説明したように、ポート340のみがローター204の前側に露出している。図3Fでは、断面の位置のために流路341だけが視認できる。スロット付きローター204は、スロット342と割りトラニオンシール343とをさらに含む。シール343は、円筒部の形の形状を有する2つの半体343aおよび343bを含む。シール半体343aは壁部345に隣接し、シール半体313bは壁部346に隣接する。壁345および346は、シール半体343aおよび343bの外面に一致する円筒形状を有する。ブレード334は、半体343aおよび343bの内面によって形成されるスロット内に設けられている。
In some embodiments, the arcuate manifold 336 provides a back pressure as the chamber 243 valve causes the next charge of heated and compressed air to enter the chamber 243 and the inter-rotor chambers of the rotors 203 and 204. In order to minimize, it extends over about 170 ° of rotation of the rotor 204.
3F is a cross-sectional view of engine 100 taken from the sixth position shown in FIG. The cut surface is located just behind the ring seal 236, and the viewpoint in FIG. 3F faces the rear of the engine 100. The slotted rotor 204 includes an inlet port 340 connected to the inlet flow path 341. As described in detail in connection with FIGS. 4A-4C, only the port 340 is exposed on the front side of the rotor 204. In FIG. 3F, only the flow path 341 is visible due to the position of the cross section. The slotted rotor 204 further includes a slot 342 and a split trunnion seal 343. The seal 343 includes two halves 343a and 343b having a cylindrical shape. Seal half 343 a is adjacent to wall 345 and seal half 313 b is adjacent to wall 346. Walls 345 and 346 have a cylindrical shape that matches the outer surface of seal halves 343a and 343b. Blade 334 is provided in a slot formed by the inner surfaces of halves 343a and 343b.

ローター202および204が回転すると、図7A〜図7Fに関連して以下に述べるように、シール343は軸344を中心に揺動的に回転するとともに、ブレード334はシール343に滑り込んだり、シール343から滑り出したりする。シール343は、スロット342、およびブレード334の先端の周囲からのガス漏れを防ぐ。スロット付きローター204は外縁350に約60°の間隔でリーフシール321をさらに含む。リーフシール321はローター間シールを形成するのを助け、転がり接触するローター203および204の部分の間のガス漏れを防ぐ。   As the rotors 202 and 204 rotate, the seal 343 pivots about the shaft 344 and the blade 334 slides into the seal 343, as described below in connection with FIGS. 7A-7F. Or slide out of. The seal 343 prevents gas leakage from the slot 342 and around the tip of the blade 334. The slotted rotor 204 further includes a leaf seal 321 at an outer edge 350 spaced about 60 ° apart. The leaf seal 321 helps form a rotor-to-rotor seal and prevents gas leakage between the portions of the rotors 203 and 204 that are in rolling contact.

図3Gは、図2に示す第7位置から切断したエンジン100の断面図である。切断面はリングシール237のちょうど前方に位置する。図3Gの視点はエンジン100の前方に向いている。スロット付きローター204は、アウトレット流路352に接続されているアウトレットポート351をさらに含む。図4A〜図4Cに関連して詳細に説明したように、ポート351のみがローター204の後側に露出している。図3Gでは、断面の位置のために流路352だけが視認できる。   3G is a cross-sectional view of engine 100 taken from the seventh position shown in FIG. The cut surface is located just in front of the ring seal 237. The viewpoint in FIG. 3G faces the front of the engine 100. The slotted rotor 204 further includes an outlet port 351 connected to the outlet flow path 352. As described in detail in connection with FIGS. 4A-4C, only the port 351 is exposed on the rear side of the rotor 204. In FIG. 3G, only the flow path 352 is visible due to the position of the cross section.

図3Hは、図2に示す第8位置から切断したエンジン100の断面図である。切断面はスロット付きローター204の後側に位置し、図3Hの視点はエンジン100の後方に向いている。ブレード334はメインローター203の内側後壁355にも固定されている。メインローター203の内側円周開口357は、ハウジング101の内面およびそれに設けられているいくつかのコンポーネントに露出している。例えば、シール239(前述)が視認できる。排気口106(図2)に接続している環状マニホルド356も視認できる。   3H is a cross-sectional view of engine 100 taken from the eighth position shown in FIG. The cut surface is located on the rear side of the slotted rotor 204, and the viewpoint in FIG. 3H faces the rear of the engine 100. The blade 334 is also fixed to the inner rear wall 355 of the main rotor 203. The inner circumferential opening 357 of the main rotor 203 is exposed on the inner surface of the housing 101 and some components provided on it. For example, the seal 239 (described above) can be visually recognized. An annular manifold 356 connected to the exhaust port 106 (FIG. 2) is also visible.

図4Aから図4Cは、シャフト102に取り付けられているが、エンジン100からは取り外されているスロット付きローター202を示す。便宜上、ローター202は上死点にスロット312がくるように、図3Bおよび図3Cに示す位置から約30°回転している。図4Aはローター202の前面図である。便宜上、図4A〜図4Cからはリーフシール321を省略している。いくつかの実施形態では、ローター202は単一体のアルミニウムまたは他の適した材料から機械加工できる。シャフト102にスプラインを機械加工し、シャフト102が延びるローター202の中央穴に対応する溝を機械加工することによって、キーを使用して(図示せず)、または他の適した技術を使用して、ローター202をシャフト102に対して回転可能に固定できる。インレットポート310がローター202の前面に穴あけされて、内部流路311と交差する。ローター202およびシャフト102の上面図である図4Bを見てわかるように、流路311はローター202の外縁320のガス抜き開口402に接続している。このように、ローター202の前側の供給源から受け取られる空気は、インレット310から内部流路311に向かって、ガス抜き402から出すことができる。   4A-4C show the slotted rotor 202 attached to the shaft 102 but removed from the engine 100. FIG. For convenience, the rotor 202 is rotated about 30 ° from the position shown in FIGS. 3B and 3C so that the slot 312 is at top dead center. FIG. 4A is a front view of the rotor 202. For convenience, the leaf seal 321 is omitted from FIGS. 4A to 4C. In some embodiments, the rotor 202 can be machined from a single piece of aluminum or other suitable material. Using a key (not shown) or other suitable technique by machining a spline in the shaft 102 and machining a groove corresponding to the central hole of the rotor 202 from which the shaft 102 extends. The rotor 202 can be rotatably fixed to the shaft 102. An inlet port 310 is drilled in the front surface of the rotor 202 and intersects the internal flow path 311. As can be seen in FIG. 4B, which is a top view of the rotor 202 and the shaft 102, the flow path 311 is connected to the vent opening 402 of the outer edge 320 of the rotor 202. In this way, air received from the source on the front side of the rotor 202 can exit the vent 402 from the inlet 310 toward the internal flow path 311.

図4Cはローター202の後面図である。アウトレットポート325がローター202の後面に穴あけされ、内部流路326と交差する。図4Bを見てわかるように、流路326はローター202の外縁320でガス抜き開口320に接続する。このように、外縁320で仕切られる室内の圧縮空気は、ガス抜き401から内部流路326に向かって、アウトレット325から出ることができる。また図4Cを見てわかるように、インレット310も流路311もローター202の後面からはアクセスできない。同様に、図4Aを見てわかるように、アウトレット325も流路326もローター202の前面からはアクセスできない。   FIG. 4C is a rear view of the rotor 202. An outlet port 325 is drilled in the rear surface of the rotor 202 and intersects the internal flow path 326. As can be seen in FIG. 4B, the flow path 326 connects to the vent opening 320 at the outer edge 320 of the rotor 202. In this manner, the compressed air in the room partitioned by the outer edge 320 can exit from the outlet 325 from the gas vent 401 toward the internal flow path 326. 4C, neither the inlet 310 nor the flow path 311 can be accessed from the rear surface of the rotor 202. Similarly, as can be seen in FIG. 4A, neither the outlet 325 nor the flow path 326 can be accessed from the front of the rotor 202.

図4Dから図4Fは、スロット付きローター204のそれぞれ前面図、上面図および後面図である。ここでも、ローター204はスロット342が上死点にくるように回転されており、便宜上、リーフシール321は省略されている。図4Dから図4Fを図4Aから図4Cと比較すると認識できるように、スロット付きローター204はスロット付きローター202と同様である。ポート340がローター204の前面に穴あけされて、内部流路341と交差する。流路341はローター204の外縁350のガス抜き開口403に接続している。このように、ローター204の前側の供給源から受け取られる圧縮空気および燃焼生成物は、インレット340から内部流路341に向かい、ガス抜き403から出すことができる。アウトレット351は流路352と交差し、流路352は外縁350のガス抜き開口404に接続している。このように、外縁350によって仕切られているローター間室内の排気は、ガス抜き404から内部流路352に向かい、アウトレット351から出ることができる。インレット340も流路341もローター204の後面からはアクセスできない。同様に、アウトレット351も流路352もローター204の前面からはアクセスできない。   4D to 4F are a front view, a top view, and a rear view, respectively, of the slotted rotor 204. Again, the rotor 204 is rotated so that the slot 342 is at top dead center, and the leaf seal 321 is omitted for convenience. As can be appreciated by comparing FIGS. 4D-4F with FIGS. 4A-4C, the slotted rotor 204 is similar to the slotted rotor 202. A port 340 is drilled in front of the rotor 204 and intersects the internal flow path 341. The flow path 341 is connected to the vent opening 403 at the outer edge 350 of the rotor 204. In this way, compressed air and combustion products received from the source on the front side of the rotor 204 can be directed from the inlet 340 toward the internal flow path 341 and out of the vent 403. The outlet 351 intersects the flow path 352, and the flow path 352 is connected to the vent opening 404 of the outer edge 350. Thus, the exhaust in the inter-rotor chamber partitioned by the outer edge 350 can go from the gas vent 404 to the internal flow path 352 and exit from the outlet 351. Neither the inlet 340 nor the channel 341 can be accessed from the rear surface of the rotor 204. Similarly, neither the outlet 351 nor the channel 352 can be accessed from the front of the rotor 204.

図5Aは、エンジン100から取り外したメインローター201の前面図である。図5Bは、図5Aに示す位置から切断したメインローター201の断面図である。図5Cは、図5Aに示す第2位置から切断したメインローター201の別の断面図である。便宜上、ブレード301が上死点にくるように、ローター201は図3A〜図3Dに示す位置から約30°回転している。ローター201および203はアルミニウムまたは他の適した材料から形成できる。図5Aを見てわかるように、ブレード301は下方に延びており、開口304から視認できる。図5Bおよび図5Cを見てわかるように、ブレード301は、内周壁302、内側前壁303および内側後壁328でローター201の内側に装着されている。   FIG. 5A is a front view of main rotor 201 removed from engine 100. FIG. 5B is a cross-sectional view of the main rotor 201 cut from the position shown in FIG. 5A. FIG. 5C is another cross-sectional view of the main rotor 201 cut from the second position shown in FIG. 5A. For convenience, the rotor 201 is rotated about 30 ° from the position shown in FIGS. 3A to 3D so that the blade 301 is at the top dead center. Rotors 201 and 203 can be formed from aluminum or other suitable material. As can be seen from FIG. 5A, the blade 301 extends downward and is visible from the opening 304. As can be seen from FIGS. 5B and 5C, the blade 301 is attached to the inner side of the rotor 201 by an inner peripheral wall 302, an inner front wall 303 and an inner rear wall 328.

図5Aから図5Cは、簡単にするためにローター201をモノリシックエレメントとして示しているが、ローター201および203のそれぞれは、スロット付きローターを挿入できるように分解してから、スロット付きローターを収容するために再組立てできる2以上の部材から形成することもできるであろう。図5Dはこのような一実施形態によるローター201’を示す。図5Eは、分解後の、図5Dに示す位置から切断した部分断面図である。ローター201’は、ローター201’が締め具(例、ねじ)512で装着される前部分513と後部分510とを備えることを除き、ローター201と同様である。部分510および513の隣接面間にガスケットまたは他の封止用コンパウンドを設けることができるであろう。   FIGS. 5A-5C show the rotor 201 as a monolithic element for simplicity, but each of the rotors 201 and 203 must be disassembled so that a slotted rotor can be inserted before accommodating the slotted rotor. It could also be formed from two or more parts that can be reassembled for this purpose. FIG. 5D shows a rotor 201 'according to one such embodiment. FIG. 5E is a partial cross-sectional view taken from the position shown in FIG. 5D after disassembly. The rotor 201 ′ is similar to the rotor 201 except that the rotor 201 ′ includes a front portion 513 and a rear portion 510 that are attached with fasteners (eg, screws) 512. A gasket or other sealing compound could be provided between the adjacent faces of portions 510 and 513.

図6Aから図6Fは、ローター201および202の完全な1回転中の選択された時点におけるメインローター201とスロット付きローター202との相対位置を示す部分模式図である。完全な1吸気/圧縮サイクル中、ローター201および202は全2回転する(つまり、それぞれが720°回転する)。別の言い方をすると、各吸気/圧縮サイクルは2回転サイクルを含む。各サイクルの前半は吸気半サイクルである。吸気半サイクル中、最初の回転(つまり、最初の360°回転)中に空気がローター201と202との間の第1ローター間室に吸い込まれる。各吸気/圧縮サイクルの後半は圧縮半サイクルである。吸気半サイクルの回転後すぐに続く回転(つまり、2回目の360°回転)中に起こる圧縮半サイクル中、空気は、ローター間の第2ローター間室で圧縮されてから、流路242に放出される。ローター201および202は、回転しながら、2つの個別かつ重複する吸気/圧縮サイクルを同時に行う。任意の所定の回転中、ローター201および202は、ある吸気/圧縮サイクルの吸気半サイクルと別の吸気/圧縮サイクルの圧縮半サイクルとを行っている。この構成はローターの各360°の回転につき1回の動力工程を提供する。   6A to 6F are partial schematic diagrams showing the relative positions of the main rotor 201 and the slotted rotor 202 at selected points in time during a complete rotation of the rotors 201 and 202. FIG. During a complete intake / compression cycle, the rotors 201 and 202 make a total of two rotations (ie, each rotate 720 °). In other words, each intake / compression cycle includes two revolution cycles. The first half of each cycle is an intake half cycle. During the intake half cycle, air is drawn into the first inter-rotor chamber between the rotors 201 and 202 during the first rotation (ie, the first 360 ° rotation). The second half of each intake / compression cycle is a compression half cycle. During the compression half cycle that occurs during the rotation that immediately follows the rotation of the intake half cycle (ie, the second 360 ° rotation), the air is compressed in the second inter-rotor chamber between the rotors and then released into the flow path 242. Is done. The rotors 201 and 202 perform two separate and overlapping intake / compression cycles simultaneously while rotating. During any given rotation, the rotors 201 and 202 are performing an intake half cycle of one intake / compression cycle and a compression half cycle of another intake / compression cycle. This configuration provides one power step for each 360 ° rotation of the rotor.

図6Aから図6Fのそれぞれは、ローター201および202の中心を通る平面(つまり、図2の平面3B−3Bと3C−3Cの中間)から切断したローター201および202の部分断面図である。図6Aから図6Fのそれぞれの視点はエンジン100の後方に向いている。マニホルド305および330は、図6A〜図6Fに使用される切断面のそれぞれ前方および後方の平面にある。他の平面におけるマニホルド305および330の位置は、図6A〜図6Fに使用した切断面に破線で描いている。マニホルド305と330とを区別するために、マニホルド305の描写は、より細かい破線で示す。   6A to 6F are partial sectional views of the rotors 201 and 202 cut from a plane passing through the centers of the rotors 201 and 202 (that is, between the planes 3B-3B and 3C-3C in FIG. 2). Each viewpoint in FIGS. 6A to 6F faces the rear of engine 100. Manifolds 305 and 330 are in the front and back planes, respectively, of the cut plane used in FIGS. 6A-6F. The positions of the manifolds 305 and 330 in the other planes are drawn with dashed lines in the cut planes used in FIGS. 6A-6F. To distinguish between manifolds 305 and 330, the depiction of manifold 305 is shown with a finer dashed line.

図6A〜図6Fでは、ローター201および202はそれぞれ左回りに回転する。シャフト102からのトルクがスロット付きローター202を回転させる。ブレード301の側面605に対する、スロット付きローター202の力が、メインローター201を回転させる。図6Aでは、ローター201および202はともに上死点にある。ローター201および202は、ある吸気/圧縮サイクルの吸気半サイクルおよび別の吸気/圧縮サイクルの圧縮半サイクルを始めようとしているところである。ローター間圧縮室601は、ローター201の内周壁302、ローター202の外面320、ならびにローター202の前内壁303および後内壁328によって画定される容積を有する。室601は、ローター201および202の直前の回転で起こった吸気半サイクル中に、マニホルド305、インレット310および流路311から吸い込まれた空気を収容する。   6A to 6F, the rotors 201 and 202 each rotate counterclockwise. Torque from the shaft 102 rotates the slotted rotor 202. The force of the slotted rotor 202 against the side surface 605 of the blade 301 causes the main rotor 201 to rotate. In FIG. 6A, both rotors 201 and 202 are at top dead center. Rotors 201 and 202 are about to begin the intake half cycle of one intake / compression cycle and the compression half cycle of another intake / compression cycle. The inter-rotor compression chamber 601 has a volume defined by the inner peripheral wall 302 of the rotor 201, the outer surface 320 of the rotor 202, and the front inner wall 303 and the rear inner wall 328 of the rotor 202. Chamber 601 contains air drawn from manifold 305, inlet 310, and flow path 311 during the intake half-cycle that occurred in the immediately preceding rotation of rotors 201 and 202.

図6Bは、ローター202が右回りに回転したところである。メインローター201もローター202の回転に反応して回転している。トラニオンシール313はやや右回りに回転しており、ブレード301はシール313からやや後退している。圧縮室601の容積は減少している。具体的には、室601は一端がブレード301に界接し、他端がローター202の外面320とローター201の内壁302との間の転がり接触(例、接線接触または近接線接触)により生じるローター間シール603に界接する。ローター201および202が回転すると、室601の両端が近づき、そのため室601の容積は減少する。室601の容積の減少により、室601に収容されている空気が圧縮される。   FIG. 6B shows that the rotor 202 has rotated clockwise. The main rotor 201 also rotates in response to the rotation of the rotor 202. The trunnion seal 313 rotates slightly clockwise, and the blade 301 is slightly retracted from the seal 313. The volume of the compression chamber 601 is decreasing. Specifically, the chamber 601 has one end in contact with the blade 301 and the other end between the rotors caused by rolling contact between the outer surface 320 of the rotor 202 and the inner wall 302 of the rotor 201 (eg, tangential contact or proximity line contact). It contacts the seal 603. As the rotors 201 and 202 rotate, both ends of the chamber 601 approach, so the volume of the chamber 601 decreases. As the volume of the chamber 601 decreases, the air stored in the chamber 601 is compressed.

便宜上、図6A〜図6Fではシール603の位置は12時の位置に示している。実際には、シール603の正確な位置は12時の位置のやや右および/または左にずれていてもよく、様々なシール321が12時の位置に近づいたり遠のいたりするとやや変動する。シール321については、図8に関連して以下に述べる。
これも図6Bに図示されるように、ローター201および202が上死点を過ぎて回転すると、別のローター間吸気室602が生じる。室602の容積もブレード301およびローター間シール603に界接する。ローター201および202が回転すると、室602の両端はさらに離れていき、室602の容積は膨張する。ローター202の回転中ずっと、インレット310はマニホルド305に一致する。したがって、室602の容積が膨張すると、新鮮な空気がインレット305(図2)から、インレット310および流路311を通り、吸気室602に流れ込むことができる。
For convenience, the position of the seal 603 is shown in the 12 o'clock position in FIGS. 6A to 6F. In practice, the exact position of the seal 603 may be shifted slightly to the right and / or to the left of the 12 o'clock position and will vary slightly as the various seals 321 approach or distant from the 12 o'clock position. The seal 321 is described below in connection with FIG.
As also illustrated in FIG. 6B, when the rotors 201 and 202 rotate past the top dead center, another inter-rotor intake chamber 602 is created. The volume of the chamber 602 also contacts the blade 301 and the inter-rotor seal 603. As the rotors 201 and 202 rotate, both ends of the chamber 602 move further apart, and the volume of the chamber 602 expands. Throughout the rotation of the rotor 202, the inlet 310 coincides with the manifold 305. Therefore, when the volume of the chamber 602 expands, fresh air can flow from the inlet 305 (FIG. 2) through the inlet 310 and the flow path 311 into the intake chamber 602.

図6Cは、ローター201および202がともに上死点から180°回転したところである。吸気室602は膨張し続け、マニホルド305、インレット310および流路311から新鮮な空気を吸い込み続ける。圧縮室601が収縮し続ける結果、それに収容される空気はさらに圧縮される。シール313は右回りに回転しているので、図6Aに図示するのと同じ位置(スロット付きローター202に対して)になっている。ブレード301は、スロット312(図4Aを参照)からの最大後退地点に達している。   FIG. 6C shows that both the rotors 201 and 202 have been rotated 180 ° from the top dead center. The intake chamber 602 continues to expand and continues to draw fresh air from the manifold 305, the inlet 310, and the flow path 311. As a result of the compression chamber 601 continuing to contract, the air contained therein is further compressed. Since seal 313 rotates clockwise, it is in the same position (relative to slotted rotor 202) as illustrated in FIG. 6A. Blade 301 has reached its maximum retraction point from slot 312 (see FIG. 4A).

図6Dは、ローター201および202がさらに回転したところである。吸気室602は膨張し続け、マニホルド305、インレット310および流路311から新鮮な空気を吸い込み続ける。圧縮室601は収縮し続けて、それに収容されている空気を圧縮し続けている。ここでは、シール313はやや左回りに回転しており、ブレード301はスロット315に再進入し始めている。ここでも図6Dに図示されるように、アウトレット325はマニホルド330と一致し始めつつある。   FIG. 6D shows that the rotors 201 and 202 have further rotated. The intake chamber 602 continues to expand and continues to draw fresh air from the manifold 305, the inlet 310, and the flow path 311. The compression chamber 601 continues to contract and continues to compress the air contained therein. Here, the seal 313 is rotating slightly counterclockwise, and the blade 301 is beginning to re-enter the slot 315. Again, as illustrated in FIG. 6D, outlet 325 is beginning to coincide with manifold 330.

図6Eは、アウトレット325がマニホルド330と一致し始める地点までローター201および202が回転したところを示す。この一致のために、室601内の圧縮空気は流路326およびアウトレット325からマニホルド330に、およびマニホルド330から圧縮空気流路242(図2を参照)に、より容易に流れ込むことができる。吸気室602は膨張し続けて、マニホルド305、インレット310および流路311から新鮮な空気を吸い込み続けている。   FIG. 6E shows the rotors 201 and 202 rotating to a point where the outlet 325 begins to coincide with the manifold 330. Because of this match, compressed air in chamber 601 can more easily flow from flow path 326 and outlet 325 to manifold 330 and from manifold 330 to compressed air flow path 242 (see FIG. 2). The intake chamber 602 continues to expand and continues to suck fresh air from the manifold 305, the inlet 310, and the flow path 311.

ローター201および202の回転のこの時点で、室243(図2)の弁が開き、圧縮空気が流路242、室243および流路244から、ローター203および204の膨張ローター間室に流れ込む。この膨張とローター203および204の動作は、図7A〜図7Fに関連して以下でさらに詳細に述べる。室243内の弁の開閉は、シャフト102もしくは別の回転コンポーネントとの機械的連結、歯車、タイミングベルト、カム軸、電気制御サーボモーター、または他のメカニズムによって、ローター201および202の回転(ならびに/またはローター203および204の回転)にタイミングを合わせることができ、弁は回転弁または他の種類の弁にすることができるであろう。   At this point in the rotation of the rotors 201 and 202, the valve in the chamber 243 (FIG. 2) is opened, and compressed air flows from the flow path 242, the chamber 243, and the flow path 244 into the expansion rotor chambers of the rotors 203 and 204. This expansion and the operation of the rotors 203 and 204 are described in further detail below in connection with FIGS. 7A-7F. The opening and closing of the valves in chamber 243 may be achieved by rotating (and / or rotating) rotors 201 and 202 by mechanical coupling with shaft 102 or another rotating component, gears, timing belts, camshafts, electrically controlled servomotors, or other mechanisms. Or the rotation of the rotors 203 and 204), and the valves could be rotary valves or other types of valves.

図6Fは、図6Aで始まった回転が完了した後のローター201および202を示す。図6Aで圧縮半サイクルを始めた吸気/圧縮サイクルが、ここでは完了している。図6Aで吸気半サイクルを始めた吸気/圧縮サイクルは、ここではその吸気半サイクルを完了しており、圧縮半サイクルを始めるところである。具体的には、ローター201および202が再び上死点まで回転すると、室602は圧縮室になる。新たなローター間吸気室も形成されて、新たな吸気圧縮サイクルの吸気半サイクルの一部として新鮮な空気を吸い込む。   FIG. 6F shows the rotors 201 and 202 after the rotation starting in FIG. 6A is complete. The intake / compression cycle that started the compression half cycle in FIG. 6A is now complete. The intake / compression cycle that started the intake half cycle in FIG. 6A has now completed the intake half cycle and is about to begin the compression half cycle. Specifically, when the rotors 201 and 202 rotate again to the top dead center, the chamber 602 becomes a compression chamber. A new inter-rotor air intake chamber is also formed to draw fresh air as part of the new intake half cycle of the intake compression cycle.

図7Aから図7Fは、ローター203および204の完全な1回転中の選択された時点におけるメインローター203とスロット付きローター204との相対位置を示す部分模式図である。完全な1膨張/排気サイクル中、ローター203および204も全2回転する(つまり、それぞれが720°回転する)。別の言い方をすると、各膨張/排気サイクルは2回転サイクルを含む。各膨張/排気サイクルの前半は膨張半サイクルである。膨張半サイクル中、最初の回転(つまり、最初の360°回転)中に圧縮空気および燃焼生成物がローター203と204との間の第1ローター間室に吹き込まれる。各膨張/排気サイクルの後半は排気半サイクルである。膨張半サイクルの回転直後に続く回転(つまり、2回目の360°回転)中に起こる排気半サイクル中、ローター間の第2ローター間室内の排気が掃気されて、排気口106から押し出される。ローター203および204は、回転するときに、2つの個別かつ重複する膨張/排気サイクルを同時に行う。任意の所定の回転中、ローター203および204は、ある膨張/排気サイクルの膨張半サイクルと別の膨張/排気サイクルの排気半サイクルとを行っている。   7A to 7F are partial schematic views showing the relative positions of the main rotor 203 and the slotted rotor 204 at selected points in time during a complete rotation of the rotors 203 and 204. During a complete expansion / exhaust cycle, the rotors 203 and 204 also make a total of two rotations (ie, each rotate 720 °). In other words, each expansion / exhaust cycle includes two rotation cycles. The first half of each expansion / exhaust cycle is an expansion half cycle. During the expansion half cycle, compressed air and combustion products are blown into the first inter-rotor chamber between the rotors 203 and 204 during the first rotation (ie, the first 360 ° rotation). The second half of each expansion / exhaust cycle is an exhaust half cycle. During the exhaust half cycle that occurs during the rotation that immediately follows the rotation of the expansion half cycle (that is, the second 360 ° rotation), the exhaust in the second inter-rotor chamber between the rotors is scavenged and pushed out from the exhaust port 106. As the rotors 203 and 204 rotate, they perform two separate and overlapping expansion / exhaust cycles simultaneously. During any given rotation, the rotors 203 and 204 are performing an expansion half cycle of one expansion / exhaust cycle and an exhaust half cycle of another expansion / exhaust cycle.

ローター201および202で同時かつ重複する吸気/圧縮サイクルが起こっている間に、ローター203および204で同時かつ重複する膨張/排気サイクルが起こる。しかし、図6A〜図6Fと図7A〜図7Bとのそれぞれの対応は、必ずしも意図されてはいない。つまり、ある大文字で終わる図7A〜図7Fのうちの1つに表されるローター203および204の回転フェーズは、ローター201および202が同じ大文字で終わる図6A〜図6Fのものに表される回転フェーズを行うときにローター203および204が行うであろう回転フェーズであっても、またはそうでなくてもよい。   While simultaneous and overlapping intake / compression cycles occur at rotors 201 and 202, simultaneous and overlapping expansion / exhaust cycles occur at rotors 203 and 204. However, the correspondence between FIGS. 6A to 6F and FIGS. 7A to 7B is not necessarily intended. That is, the rotation phase of rotors 203 and 204 represented in one of FIGS. 7A-7F ending with a capital letter is the rotation represented in that of FIGS. 6A-6F with rotors 201 and 202 ending with the same capital letter. It may or may not be the rotational phase that the rotors 203 and 204 will perform when performing the phase.

図7A〜図7Fのそれぞれは、ローター203および204の中心を通る平面(つまり、図2の平面3F−3Fと3G−3Gとの中間)から切断した、ローター203および204の部分断面図である。図7Aから図7Fのそれぞれの視点はエンジン100の後方に向いている。マニホルド336および356は、図7A〜図7Fで使用されている切断面のそれぞれ前方および後方の平面にある。他の平面におけるマニホルド336および356の位置は、図7A〜図7Fで使用されている切断面に破線で描いている。マニホルド336と356とを区別するために、マニホルド356の描画は、より細かい破線を使用して示す。   Each of FIGS. 7A-7F is a partial cross-sectional view of rotors 203 and 204 taken from a plane passing through the centers of rotors 203 and 204 (ie, intermediate between planes 3F-3F and 3G-3G in FIG. 2). . Each viewpoint in FIGS. 7A to 7F faces the rear of engine 100. Manifolds 336 and 356 are in the front and back planes, respectively, of the cut plane used in FIGS. 7A-7F. The positions of manifolds 336 and 356 in the other planes are drawn with dashed lines in the cut planes used in FIGS. 7A-7F. In order to distinguish between manifolds 336 and 356, the depiction of manifold 356 is shown using finer dashed lines.

図7Aでは、ローター203および204はともに上死点にある。ローター203および204は、ある膨張/排気サイクルの膨張半サイクルと別の膨張/排気サイクルの排気半サイクルを始めようとしているところである。ローター間排気室701の容積は、ローター203の内周壁333、ローター204の外面350、ならびにローター204の前内壁337および後内壁355の一部によって画定されている。室701は、前の回転中に圧縮空気および燃焼生成物がマニホルド336、インレット340および流路341から押し出された後に残る排気を収容する。   In FIG. 7A, the rotors 203 and 204 are both at top dead center. Rotors 203 and 204 are about to begin an expansion half cycle of one expansion / exhaust cycle and an exhaust half cycle of another expansion / exhaust cycle. The volume of the inter-rotor exhaust chamber 701 is defined by the inner peripheral wall 333 of the rotor 203, the outer surface 350 of the rotor 204, and a part of the front inner wall 337 and the rear inner wall 355 of the rotor 204. Chamber 701 contains the exhaust that remains after compressed air and combustion products are pushed out of manifold 336, inlet 340 and flow path 341 during the previous rotation.

図7Bは、ローター203および204が、前の回転からの運動量の結果として、右回りに回転したところである。上死点からの回転のために、インレット340とマニホルド336とは一致する。トラニオンシール343はやや右回りに回転しており、ブレード334はシール343からやや後退している。ローター間膨張室702も生じている。室702の容積は、一端がブレード334に、他端がローター204の外面350とローター203の内壁333との間の転がり接触から生じるローター間シール705に界接する。図6B〜図6Eに関連して述べたローター間シール603と同様に、図7B〜図7Eではシール705の位置は便宜上、12時の位置に示している。実際には、シール705の正確な位置は12時の位置の左および/または右にややずれて、様々なシール321が12時の位置に近づいたり遠のいたりするとやや変動する。   FIG. 7B shows where the rotors 203 and 204 have rotated clockwise as a result of the momentum from the previous rotation. Due to rotation from top dead center, inlet 340 and manifold 336 coincide. The trunnion seal 343 rotates slightly clockwise, and the blade 334 is slightly retracted from the seal 343. An inter-rotor expansion chamber 702 is also created. The volume of the chamber 702 is in contact with the blade 334 at one end and the inter-rotor seal 705 resulting from rolling contact between the outer surface 350 of the rotor 204 and the inner wall 333 of the rotor 203 at the other end. Similar to the inter-rotor seal 603 described in connection with FIGS. 6B-6E, in FIGS. 7B-7E, the position of the seal 705 is shown at the 12 o'clock position for convenience. In practice, the exact position of the seal 705 is slightly shifted to the left and / or right of the 12 o'clock position and varies slightly as the various seals 321 approach or distant from the 12 o'clock position.

インレット340およびマニホルド336は一致するため、加熱され圧縮されたガス(空気および燃焼生成物)は燃焼室243から、流路244、マニホルド336、インレット340、流路341およびガス抜き開口403を通って、膨張室702に容易に流れ込むことができる。この加熱され圧縮されたガスの膨張圧が室702をさらに膨張させる。具体的には、膨張圧は膨張するガスを収容するために、より大きな容積を生むよう、ブレード334をシール705から離れる方向に押す。その結果生じる力がローター203および204を回転させ続ける。   Because inlet 340 and manifold 336 are coincident, heated and compressed gas (air and combustion products) passes from combustion chamber 243 through flow path 244, manifold 336, inlet 340, flow path 341, and vent opening 403. , Can easily flow into the expansion chamber 702. The expansion pressure of this heated and compressed gas further expands chamber 702. Specifically, the expansion pressure pushes the blade 334 away from the seal 705 to create a larger volume to accommodate the expanding gas. The resulting force continues to rotate the rotors 203 and 204.

膨張室702が膨張すると、排気室701は収縮する。この収縮は、前の膨張半サイクル(前の回転中)から残っている排気ガスを掃気して、その掃気された排気ガスをガス抜き404、流路352、アウトレット351、マニホルド356および排気口106に押し通す。
図7Cでは、インレット340はまだマニホルド336に一致しており、膨張するガスが室702に流入し続ける。その結果続けられる室702の容積の膨張が、ローター203および204に対して回転力を与え続ける。室701は収縮し続け、それにより排気ガスの掃気および排気が続く。シール343はまだ右回りに回転され、ブレード334はスロット342からさらに後退している。
When the expansion chamber 702 expands, the exhaust chamber 701 contracts. This contraction scavenges the exhaust gas remaining from the previous expansion half cycle (during the previous rotation) and vents the scavenged exhaust gas 404, flow path 352, outlet 351, manifold 356 and exhaust port 106. Push through.
In FIG. 7C, the inlet 340 is still coincident with the manifold 336 and the expanding gas continues to flow into the chamber 702. As a result, the continued expansion of the volume of the chamber 702 continues to provide rotational force to the rotors 203 and 204. Chamber 701 continues to contract, thereby continuing with exhaust gas scavenging and exhaust. The seal 343 is still rotated clockwise and the blade 334 is further retracted from the slot 342.

図7Dおよび図7Eは、ローター203および204が室702で膨張するガスに反応して回転し続けているところである。排気室701は収縮し続け、排気を掃気し続けている。シール343は左回りに回転しており、ブレード334はスロット342(図4Dを参照)に再進入し始めている。
図7Fは、図7Aで始まった回転が完了した後のローター203および204を示す。図7Aで排気半サイクルを始めた膨張/排気サイクルは、ここでは完了している。図7Aで膨張半サイクルを始めた膨張/排気サイクルは、ここではその膨張半サイクルを完了しており、排気半サイクルを始めようとしているところである。具体的には、ローター203および204が再び上死点まで回転すると、ローター間室702は排気室になる。新たなローター間膨張室も形成されて、新たな膨張/排気サイクルの膨張半サイクルの一部として、燃焼室243から、加熱され圧縮されたガスの新たな噴射を受け取る。
FIGS. 7D and 7E are where the rotors 203 and 204 continue to rotate in response to the gas expanding in the chamber 702. The exhaust chamber 701 continues to contract and continues to scavenge the exhaust. Seal 343 is rotating counterclockwise and blade 334 is beginning to re-enter slot 342 (see FIG. 4D).
FIG. 7F shows the rotors 203 and 204 after the rotation starting in FIG. 7A is complete. The expansion / exhaust cycle that started the exhaust half cycle in FIG. 7A is now complete. The expansion / exhaust cycle that started the expansion half cycle in FIG. 7A has now completed the expansion half cycle and is about to begin the exhaust half cycle. Specifically, when the rotors 203 and 204 rotate again to the top dead center, the inter-rotor chamber 702 becomes an exhaust chamber. A new inter-rotor expansion chamber is also formed to receive a new injection of heated and compressed gas from the combustion chamber 243 as part of the expansion half cycle of the new expansion / exhaust cycle.

図8Aは図3Bに示す位置からの拡大図であり、リーフシール321の追加詳細を示す。シール321はローター202の外面320の幅全体にわたって延びている。シール321は、外面320から離れるように偏倚されている撓みリーフエレメント801を含む。リーフエレメント801の基部末端802はブラケット803によって所定位置に保持され、ブラケット803は1つまたは複数の締め具804を使用してローター202に固着されている。ブラケット803および締め具804は、表面320がローター201の内側円周面302に対して転がるときに、リーフエレメント801が表面320と同一平面(または略同一平面)になるように十分に埋め込まれている。   FIG. 8A is an enlarged view from the position shown in FIG. 3B and shows additional details of the leaf seal 321. The seal 321 extends across the entire width of the outer surface 320 of the rotor 202. The seal 321 includes a flexible leaf element 801 that is biased away from the outer surface 320. The base end 802 of the leaf element 801 is held in place by a bracket 803 that is secured to the rotor 202 using one or more fasteners 804. The bracket 803 and the fastener 804 are sufficiently embedded so that the leaf element 801 is flush (or substantially flush) with the surface 320 when the surface 320 rolls against the inner circumferential surface 302 of the rotor 201. Yes.

図8Bは図8Aと同様であるが、ローター201および202の相対的な回転により、シール321が、ローターが転がり接触する地点付近まできた後のシール321を示す。リーフエレメント801の自由端806は、ローター201の壁302に押し当てられる。これにより、サイド807からサイド808へのガスの流れを防ぐシールを形成する。
ローター204は同様に、ローター202のシール321と同様に作動する複数のリーフシール321を有する。いくつかの実施形態では、ローターは少なくとも5つのシール321を有し、その5つのシールのそれぞれとスロットの中心とが、半径方向に等しい位置を有する。具体的には、シール321の中心を通る半径のそれぞれについて、ローターの中心線からスロット中心までの半径はN×60°であり、ここでN=1、2、3、4または5である。追加のシール321を含めることもできるであろう。リーフエレメント801はニッケル基またはコバルト合金材料から形成でき、転がり接触面を低摩擦ダイヤモンドライクカーボンまたは他のコーティングで被覆したリボンシムストックとすることができるであろう。リーフエレメントはスロット付きローターに蝶着するか、または剛性状に固着することができるであろう。
FIG. 8B is similar to FIG. 8A, but shows the seal 321 after the relative rotation of the rotors 201 and 202 has brought the seal 321 to near the point where the rotor is in rolling contact. The free end 806 of the leaf element 801 is pressed against the wall 302 of the rotor 201. This forms a seal that prevents gas flow from side 807 to side 808.
The rotor 204 also has a plurality of leaf seals 321 that operate similarly to the seals 321 of the rotor 202. In some embodiments, the rotor has at least five seals 321 and each of the five seals and the center of the slot has a radially equal position. Specifically, for each radius passing through the center of the seal 321, the radius from the rotor centerline to the slot center is N × 60 °, where N = 1, 2, 3, 4 or 5. Additional seals 321 could also be included. The leaf element 801 could be formed from a nickel-based or cobalt alloy material, and could be a ribbon shim stock with the rolling contact surface coated with a low friction diamond-like carbon or other coating. The leaf element could be hinged to the slotted rotor or rigidly secured.

図8Cは、別の実施形態によるリーフエレメント801’を示す。図8Cは、エレメント801’を挿入する表面320’の部分がメインローター201’の内周面と転がり接触する時点を過ぎて転がった直後のエレメント801’を示す。表面320’は、ローター202と同様なスロット付きローターの表面とすることができるであろう。ローター201’はローター201と同様にすることができるであろう。エレメント801’はエレメント801に使用できるものと同様な材料から形成できるであろう。   FIG. 8C shows a leaf element 801 'according to another embodiment. FIG. 8C shows the element 801 ′ immediately after rolling at a point where the portion of the surface 320 ′ into which the element 801 ′ is inserted is in rolling contact with the inner peripheral surface of the main rotor 201 ′. The surface 320 ′ could be a slotted rotor surface similar to the rotor 202. Rotor 201 'could be similar to rotor 201. Element 801 'could be formed from the same materials that can be used for element 801.

エンジン100のシャフト102はポンプ、ターボチャージャーまたは別のデバイスに連結して、その連結されるデバイスに機械的動力を与えるために使用することができる。シャフト102からの動力もまた、または代わりにトランスミッションに連結して原動力を与えるために使用することができるであろう。他の実施形態では、エンジンはシャフトを含まなくてもよい。例えば、図9A〜図9Cは、別の実施形態によるロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせ900のそれぞれ前面図、側面図および後面図である。エンジン100と同様に、エンジン900は、ハウジング901と、前面903に設けられている吸気口905と、後面904に設けられている排気口906とを含む。しかし、エンジン100とは異なり、エンジン900は外部シャフトを含まない。エンジン900は、例えば、電力を発生させるためにのみ使用することができるであろう。図1A〜図1Cと同様に、図9A〜図9Cは燃料ライン接続部、配線ハーネス接続部などの様々なエレメントは示していない。   The shaft 102 of the engine 100 can be connected to a pump, turbocharger or another device and used to provide mechanical power to the connected device. The power from the shaft 102 could also be used to connect to the transmission or alternatively to provide motive power. In other embodiments, the engine may not include a shaft. For example, FIGS. 9A-9C are a front view, a side view, and a rear view, respectively, of a combination 900 of a rotary engine and motor generator according to another embodiment. Similar to engine 100, engine 900 includes a housing 901, an intake port 905 provided on front surface 903, and an exhaust port 906 provided on rear surface 904. However, unlike engine 100, engine 900 does not include an external shaft. The engine 900 could be used only to generate power, for example. Like FIGS. 1A-1C, FIGS. 9A-9C do not show various elements such as fuel line connections, wiring harness connections, and the like.

図10は、図9Aに示す位置から切断したエンジン900の断面図である。エンジン900は吸気/圧縮用メインローター1001と、吸気/圧縮用スロット付きローター1002とを含む。エンジン900の後部分は膨張/排気用メインローター1003と、膨張/排気用スロット付きローター1004とを含む。メインローター1001および1003はそれぞれメインローター軸AMR900を中心に回転する。スロット付きローター1002および1004はそれぞれスロット付きローター軸ASR900を中心に回転する。ただし、エンジン100のローター202および204とは異なり、ローター1002および1004は車軸には装着されていない。ローター1002は軸受1021に回転支承され、ローター1004は軸受1023に回転支承される。ローター1001および1003はフランジ1057によって互いに接続されており、この接続がエンジン900のローターセットの回転を調和させる。   FIG. 10 is a cross-sectional view of engine 900 cut from the position shown in FIG. 9A. Engine 900 includes an intake / compression main rotor 1001 and an intake / compression slotted rotor 1002. The rear portion of engine 900 includes an expansion / exhaust main rotor 1003 and an expansion / exhaust slotted rotor 1004. The main rotors 1001 and 1003 rotate about the main rotor axis AMR900. Slotted rotors 1002 and 1004 each rotate about a slotted rotor axis ASR900. However, unlike the rotors 202 and 204 of the engine 100, the rotors 1002 and 1004 are not mounted on the axle. The rotor 1002 is rotationally supported on the bearing 1021, and the rotor 1004 is rotationally supported on the bearing 1023. The rotors 1001 and 1003 are connected to each other by a flange 1057, and this connection coordinates the rotation of the rotor set of the engine 900.

ローター1001および1003は、軸受1013,1015,1017および1019によって回転支承されている。電機子1008はローター1001に装着されて、ステーター1009内で回転する。電機子1010はローター1003に装着されて、ステーター1011内で回転する。吸気口905は、エンジン100のマニホルド305と同様なマニホルド1006に空気を供給する。ローター1001はエンジン100のローター201と同様である。車軸の代わりに軸受1021のみに回転可能に取り付けられている以外は、ローター1002はエンジン100のローター202と同様で、同様なポート、流路、リーフシール等を有する。ローター1001および1002からの圧縮空気はエンジン100のマニホルド330と同様なマニホルド(図示せず)に出力され、この圧縮空気は流路1042から燃焼室242と同様な燃焼室1043に流れる。加熱された圧縮ガス(空気および燃焼生成物)は室1043から流路1044を通り、マニホルド336と同様なマニホルド(図示せず)に流れる。   The rotors 1001 and 1003 are rotatably supported by bearings 1013, 1015, 1017 and 1019. The armature 1008 is mounted on the rotor 1001 and rotates within the stator 1009. The armature 1010 is mounted on the rotor 1003 and rotates within the stator 1011. The intake port 905 supplies air to a manifold 1006 similar to the manifold 305 of the engine 100. The rotor 1001 is the same as the rotor 201 of the engine 100. The rotor 1002 is the same as the rotor 202 of the engine 100 except that it is rotatably attached only to the bearing 1021 instead of the axle, and has similar ports, flow paths, leaf seals, and the like. The compressed air from the rotors 1001 and 1002 is output to a manifold (not shown) similar to the manifold 330 of the engine 100, and this compressed air flows from the flow path 1042 to the combustion chamber 1043 similar to the combustion chamber 242. Heated compressed gas (air and combustion products) flows from the chamber 1043 through the flow path 1044 to a manifold (not shown) similar to the manifold 336.

ローター1003はエンジン100のローター203と同様である。車軸の代わりに軸受1023のみに回転可能に取り付けられている以外は、ローター1004はエンジン100のローター204と同様であり、同様なポート、流路、リーフシール等を有する。加熱され圧縮されたガスは、ローター204の場合と同様にローター1004に入り、ローター1003および1004を回転させる。ローター203および204に関連して説明した場合と同様に、排気がローター1003および1004から掃気されて、マニホルド1007(マニホルド356と同様)および排気口906から押し出される。   The rotor 1003 is the same as the rotor 203 of the engine 100. The rotor 1004 is similar to the rotor 204 of the engine 100 except that it is rotatably attached only to the bearing 1023 instead of the axle, and has similar ports, flow paths, leaf seals, and the like. The heated and compressed gas enters the rotor 1004 as in the case of the rotor 204, causing the rotors 1003 and 1004 to rotate. Similar to the case described with respect to rotors 203 and 204, the exhaust is scavenged from rotors 1003 and 1004 and pushed out of manifold 1007 (similar to manifold 356) and exhaust 906.

他の実施形態は多数の追加の変型を含む。単なる一例としては、流路311および352などの流路をエンジン100に関連して図示したように形成する必要はない。いくつかの実施形態では、吸気流路を吸気/圧縮用スロット付きローターの前面に溝として形成することができ、排気流路を膨張/排気用スロット付きローターの後面に溝として形成することができるであろう。   Other embodiments include a number of additional variations. By way of example only, channels such as channels 311 and 352 need not be formed as illustrated in connection with engine 100. In some embodiments, the intake flow path can be formed as a groove on the front surface of the intake / compression slotted rotor and the exhaust flow path can be formed as a groove on the rear surface of the expansion / exhaust slotted rotor. Will.

さらに他の実施形態では、ロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせのメインローターをシャフトに装着している。図11A〜図11Cは、このようなある実施形態によるロータリーエンジンと電動発電機との組み合わせ1100のそれぞれ前面図、側面図および後面図である。エンジン100および900と同様に、エンジン1100はハウジング1101と、前面1103に設けられている吸気口1105と、後面1104に設けられている排気口1106とを含む。シャフト1102は前面1103および後面1104を貫通して延びて、エンジン1100内のメインローターに連結されている。前述した実施形態と同様に、図11A〜図11Cは、燃料ライン接続部、冷却液ライン接続部、配線ハーネス接続部などの様々なエレメントは図示していない。   In still another embodiment, a main rotor that is a combination of a rotary engine and a motor generator is mounted on the shaft. 11A-11C are front, side, and rear views, respectively, of a rotary engine and motor generator combination 1100 according to one such embodiment. Similar to engines 100 and 900, engine 1100 includes a housing 1101, an intake port 1105 provided on front surface 1103, and an exhaust port 1106 provided on rear surface 1104. The shaft 1102 extends through the front surface 1103 and the rear surface 1104 and is connected to a main rotor in the engine 1100. Similar to the embodiment described above, FIGS. 11A to 11C do not show various elements such as the fuel line connection portion, the coolant line connection portion, and the wiring harness connection portion.

図12は、図11Aに示す位置から切断したエンジン1100の断面図である。エンジン1100の前部分は、吸気/圧縮用メインローター1201と、吸気/圧縮用スロット付きローター1202とを含む。エンジン1100の後部分は、膨張/排気用メインローター1203と、膨張/排気用スロット付きローター1204とを含む。メインローター1201および1203はそれぞれ、図13Aおよび図13Eに関連してさらに詳細に説明するように、ブレードによってシャフト1102に接続されている。シャフト1102は軸受1221および1223によって回転支承されている。メインローター1201は軸受1213および1215によって回転支承されている。メインローター1203は軸受1217および1219によって回転支承されている。   12 is a cross-sectional view of engine 1100 cut from the position shown in FIG. 11A. The front portion of engine 1100 includes an intake / compression main rotor 1201 and an intake / compression slotted rotor 1202. The rear portion of the engine 1100 includes an expansion / exhaust main rotor 1203 and an expansion / exhaust slotted rotor 1204. Main rotors 1201 and 1203 are each connected to shaft 1102 by blades, as described in more detail in connection with FIGS. 13A and 13E. The shaft 1102 is rotatably supported by bearings 1221 and 1223. The main rotor 1201 is rotatably supported by bearings 1213 and 1215. The main rotor 1203 is rotatably supported by bearings 1217 and 1219.

スロット付きローター1202はメインローター1201内に設けられて、軸受1286および1285によって回転支承されている。スロット付きローター1204はメインローター1203内に設けられて、軸受1284および1283によって回転支承されている。スロット付きローター1202および1204は軸ASR1100を中心に回転する。メインローター1201および1203、ならびにシャフト1102は、軸AMR1100を中心に回転する。   The slotted rotor 1202 is provided in the main rotor 1201 and is rotatably supported by bearings 1286 and 1285. The slotted rotor 1204 is provided in the main rotor 1203 and is rotatably supported by bearings 1284 and 1283. Slotted rotors 1202 and 1204 rotate about axis ASR 1100. Main rotors 1201 and 1203 and shaft 1102 rotate about axis AMR 1100.

新鮮な空気は吸気口1105から吸い込まれて、円形マニホルド1206に供給される。メインローター1201の前面の開口は、ローター1201と1202との間に作られるローター間吸気室に新鮮な空気を流入させ、この開口は図14Aに関連して説明する。ローター1201と1202との間のローター間圧縮室がその空気を圧縮すると、メインローター1201の後壁のスロット(図14Cに関連して説明する)はその圧縮空気を圧縮空気流路1242に流入させる。流路1242は燃焼室/弁1243に流れ込む。燃料も室1243に追加される。その燃料および圧縮空気の混合気が点火された後、室1243の弁は、結果として生じる加熱され圧縮されたガスを流路1244に流入させる。   Fresh air is drawn from the inlet 1105 and supplied to the circular manifold 1206. The opening on the front surface of the main rotor 1201 allows fresh air to flow into the inter-rotor air intake chamber created between the rotors 1201 and 1202, which will be described in connection with FIG. 14A. When the inter-rotor compression chamber between the rotors 1201 and 1202 compresses the air, a slot in the rear wall of the main rotor 1201 (described in connection with FIG. 14C) causes the compressed air to flow into the compressed air flow path 1242. . The flow path 1242 flows into the combustion chamber / valve 1243. Fuel is also added to chamber 1243. After the fuel and compressed air mixture is ignited, the valve in chamber 1243 causes the resulting heated and compressed gas to flow into flow path 1244.

流路1244は、メインローター1203の前面に隣接しているハウジング1101の壁の弓状マニホルドに接続する。その弓状マニホルドを図13Dに示す。メインローター1203の前面の開口は、加熱され圧縮されたガスをローター1203と1204との間のローター間膨張室に進入させる。そのガスが膨張すると、結果として生じる力がローター1203および1204を回転させる。ガスが膨張した後、排気はローター1203および1204によって形成されるローター間排気室に掃気されてから、円形マニホルド1207および排気口106から押し出される。   The flow path 1244 connects to an arcuate manifold on the wall of the housing 1101 adjacent to the front surface of the main rotor 1203. The arcuate manifold is shown in FIG. 13D. The opening on the front surface of the main rotor 1203 allows the heated and compressed gas to enter the inter-rotor expansion chamber between the rotors 1203 and 1204. As the gas expands, the resulting force rotates the rotors 1203 and 1204. After the gas expands, the exhaust is scavenged into the inter-rotor exhaust chamber formed by the rotors 1203 and 1204 and then pushed out of the circular manifold 1207 and the exhaust port 106.

リングシール1298および1299はメインローター1201の前面に面するハウジング1101の壁に設けられている。シール1298および1299は、吸気口1105から新鮮な空気だけを確実にマニホルド1206に供給するのを助ける。リングシール1295および1294はメインローター1201の後面に面するハウジング1101の壁に設けられている。シール1295および1294は、圧縮空気が流路1242以外のハウジング1101の部分に漏れるのを防ぐように、ローター1201と1202との間にその圧縮空気を収容するのを助ける。スロット付きローター1202の前面のリングシール1297およびスロット付きローター1202の後面のリングシール1296は、圧縮空気が、ローター1201および1202によって形成される圧縮室から漏れるのを防ぐのを助ける。   Ring seals 1298 and 1299 are provided on the wall of the housing 1101 facing the front of the main rotor 1201. Seals 1298 and 1299 help ensure that only fresh air from inlet 1105 is supplied to manifold 1206. Ring seals 1295 and 1294 are provided on the wall of the housing 1101 facing the rear surface of the main rotor 1201. Seals 1295 and 1294 help contain the compressed air between the rotors 1201 and 1202 to prevent the compressed air from leaking into portions of the housing 1101 other than the flow path 1242. A ring seal 1297 on the front of the slotted rotor 1202 and a ring seal 1296 on the rear of the slotted rotor 1202 help prevent compressed air from leaking out of the compression chamber formed by the rotors 1201 and 1202.

リングシール1293および1292は、メインローター1203の前面に面するハウジング1101の壁に設けられている。シール1293および1292は、加熱され圧縮されたガスがローター1203と1204との間のローター間膨張室に進入するように、流路1244から流入するそのガスを収容するのを助ける。リングシール1289および1288は、メインローター1203の後面に面するハウジング1101の壁に設けられている。シール1289および1288は排気がポート1106を通り抜けるのを助ける。スロット付きローター1204の前面のリングシール1291およびスロット付きローター1204の後面のリングシール1290は、膨張するガスが、ローター1203および1204によって形成されるローター間膨張室から漏れるのを防ぐのを助ける。   Ring seals 1293 and 1292 are provided on the wall of housing 1101 facing the front surface of main rotor 1203. Seals 1293 and 1292 help contain the gas flowing in from the flow path 1244 so that the heated and compressed gas enters the inter-rotor expansion chamber between the rotors 1203 and 1204. Ring seals 1289 and 1288 are provided on the wall of the housing 1101 facing the rear surface of the main rotor 1203. Seals 1289 and 1288 help the exhaust through port 1106. The ring seal 1291 on the front of the slotted rotor 1204 and the ring seal 1290 on the rear of the slotted rotor 1204 help prevent the expanding gas from leaking from the inter-rotor expansion chamber formed by the rotors 1203 and 1204.

図13Aは、図12に示す第1位置から切断した断面図である。図13Aでよりはっきり見てわかるように、吸気口1105はマニホルド1206に接続している。マニホルド1206は、メインローター1201の前面に面するハウジング1101の部分の全周にわたって延びている。いくつかの実施形態では、ローター1201および1202からの逆流が吸気口1105に通過するのを防ぐために、逆止め弁を吸気口1105に設けることができるであろう。   13A is a cross-sectional view taken from the first position shown in FIG. As can be seen more clearly in FIG. 13A, the inlet 1105 is connected to the manifold 1206. The manifold 1206 extends over the entire circumference of the portion of the housing 1101 that faces the front surface of the main rotor 1201. In some embodiments, a check valve could be provided at the inlet 1105 to prevent backflow from the rotors 1201 and 1202 from passing to the inlet 1105.

図13Bは、図12に示す第2位置から切断した断面図である。ブレード1301はメインローター1201の内周壁1302をシャフト1102に接続する。円筒形の割りトラニオンシール1313の2つの半体1313aおよび1313bはスロット付きローター1202のスロット1312に収容されている。ブレード1301は半体1313aと1313bとの間を滑り、シール1313はスロット1312内で回転できる。シール1313はエンジン100に関連して説明したシール313と同様に作動し、ガスがスロット1312に通過するのを防ぐ。図16A〜図16Eに関連して以下説明するように、シール1313は、スロット付きローター1202の壁1302と外面1320との間に吸気および圧縮用のローター間室を形成させることができる。図示していないが、リーフシール321と同様なリーフシールを表面1320に含めることができるであろう。   13B is a cross-sectional view taken from the second position shown in FIG. The blade 1301 connects the inner peripheral wall 1302 of the main rotor 1201 to the shaft 1102. Two halves 1313 a and 1313 b of the cylindrical split trunnion seal 1313 are received in the slot 1312 of the slotted rotor 1202. Blade 1301 slides between halves 1313a and 1313b and seal 1313 can rotate within slot 1312. Seal 1313 operates in the same manner as seal 313 described in connection with engine 100 and prevents gas from passing into slot 1312. As described below in connection with FIGS. 16A-16E, the seal 1313 can form an inter-rotor chamber for intake and compression between the wall 1302 and the outer surface 1320 of the slotted rotor 1202. Although not shown, a leaf seal similar to leaf seal 321 could be included on surface 1320.

図13Cは、図12に示す第3位置から切断した断面図である。図13Cを見てわかるように、弓状マニホルド1330は、メインローター1201の後面に面するハウジング1101の部分に小さな弧状に延びている。マニホルド1330は流路1242に接続されている。
図13Dは、図12に示す第4位置から切断した断面図である。図13Dを見てわかるように、弓状マニホルド1336は、メインローター1203の前面に面するハウジング1101の部分に小さな弧状に延びている。マニホルド1336は流路1244に接続されている。いくつかの実施形態では、弓状マニホルド1336は、室1243内の弁が、加熱され圧縮された空気の次の充填量を室1243に入れ、さらにローター1203および1204のローター間室に入れるときに背圧を最小限にするために、ローター1204の回転の約170°にわたって延びている。
13C is a cross-sectional view taken from the third position shown in FIG. As can be seen in FIG. 13C, the arcuate manifold 1330 extends in a small arc on the portion of the housing 1101 facing the rear surface of the main rotor 1201. Manifold 1330 is connected to flow path 1242.
13D is a cross-sectional view taken from the fourth position shown in FIG. As can be seen in FIG. 13D, arcuate manifold 1336 extends in a small arc on the portion of housing 1101 that faces the front of main rotor 1203. Manifold 1336 is connected to flow path 1244. In some embodiments, arcuate manifold 1336 is used when a valve in chamber 1243 places the next charge of heated and compressed air into chamber 1243 and further into the inter-rotor chamber of rotors 1203 and 1204. In order to minimize back pressure, it extends over approximately 170 ° of rotation of the rotor 1204.

図13Eは、図12に示す第5位置から切断した断面図である。ブレード1334は、メインローター1203の内周壁1333をシャフト1102に接続する。円筒形の割りトラニオンシール1343の2つの半体1343aおよび1343bはスロット付きローター1204のスロット1342に収容されている。ブレード1334はシール1343の半体の間を滑り、シール1343はスロット1342内で回転できる。シール1343は、エンジン100に関連して説明したシール343と同様に作動し、ガスがスロット1342に通過するのを防ぐ。図17A〜図17Eに関連して説明するように、シール1343は、スロット付きローター1204の壁1333と外側円周面1320との間に膨張および排気用のローター間室を作るのを可能にする。図示していないが、リーフシール321と同様なリーフシールも表面1320に含むことができるであろう。   13E is a cross-sectional view taken from the fifth position shown in FIG. The blade 1334 connects the inner peripheral wall 1333 of the main rotor 1203 to the shaft 1102. Two halves 1343 a and 1343 b of the cylindrical split trunnion seal 1343 are received in slots 1342 of the slotted rotor 1204. Blade 1334 slides between the halves of seal 1343 and seal 1343 can rotate within slot 1342. Seal 1343 operates in the same manner as seal 343 described in connection with engine 100 and prevents gas from passing into slot 1342. As described in connection with FIGS. 17A-17E, the seal 1343 enables the creation of an inter-rotor chamber for expansion and exhaust between the wall 1333 of the slotted rotor 1204 and the outer circumferential surface 1320. . Although not shown, a leaf seal similar to leaf seal 321 could also be included on surface 1320.

図13Fは、図12に示す第6位置から切断した断面図である。図13Fでよりはっきり見てわかるように、排気口1106はマニホルド1207に接続している。マニホルド1207は、メインローター1203の後面に面するハウジング1101の部分の全周にわたって延びている。
図14Aは、エンジン1100からは取り外しているが、シャフト1102に装着しているメインローター1201の前面図である。図14Bは、図5Aに示す位置から切断したメインローター1201およびシャフト1102の断面図である。図14Cは、エンジン1100からは取り外しているが、シャフト1102に装着されているメインローター1201の後面図である。便宜上、ブレード1301が上死点にくるように、ローター1201は図13Bに示す位置から約30°回転させている。ローター1203はローター1201と実質的に同一であってもよい。ローター1201および1203はアルミニウムまたは他の適した材料から形成できる。図14Aを見てわかるように、ブレード1301は下方に延びて、シャフト1102に接続されている。図14Bを見てわかるように、ブレード1301は、内周壁1302、内側前壁1410および内側後壁1411でローター1201の内側に装着されている。
FIG. 13F is a cross-sectional view taken from the sixth position shown in FIG. As can be seen more clearly in FIG. 13F, the outlet 1106 is connected to the manifold 1207. The manifold 1207 extends over the entire circumference of the portion of the housing 1101 facing the rear surface of the main rotor 1203.
FIG. 14A is a front view of the main rotor 1201 that is removed from the engine 1100 but attached to the shaft 1102. 14B is a cross-sectional view of main rotor 1201 and shaft 1102 cut from the position shown in FIG. 5A. FIG. 14C is a rear view of the main rotor 1201 that is removed from the engine 1100 but attached to the shaft 1102. For convenience, the rotor 1201 is rotated about 30 ° from the position shown in FIG. 13B so that the blade 1301 comes to the top dead center. The rotor 1203 may be substantially the same as the rotor 1201. Rotors 1201 and 1203 can be formed from aluminum or other suitable material. As can be seen from FIG. 14A, the blade 1301 extends downward and is connected to the shaft 1102. As can be seen from FIG. 14B, the blade 1301 is attached to the inside of the rotor 1201 by the inner peripheral wall 1302, the inner front wall 1410, and the inner rear wall 1411.

ローター1201の前部1498の吸気開口1499は、ローター1201と1202との間のローター間吸気室に空気が入るようにマニホルド1206と協働する。ローター1203の前部の同様な開口は、ローター1203と1204との間のローター間膨張室に、加熱され圧縮されたガスが流入できるよう、マニホルド1336と協働する。ローター1201の後部1496のアウトレット開口1497は、加熱され圧縮されたガスがローター1201と1202との間のローター間圧縮室から流路1242に流れるようにマニホルド1330と協働する。ローター1203の後部の同様な開口は、排気がローター1203と1204との間のローター間排気室から排気口1106に流れるようにマニホルド1207と協働する。   An intake opening 1499 in the front 1498 of the rotor 1201 cooperates with the manifold 1206 so that air enters the inter-rotor intake chamber between the rotors 1201 and 1202. A similar opening at the front of the rotor 1203 cooperates with the manifold 1336 to allow heated and compressed gas to flow into the inter-rotor expansion chamber between the rotors 1203 and 1204. An outlet opening 1497 in the rear 1496 of the rotor 1201 cooperates with the manifold 1330 so that heated and compressed gas flows from the inter-rotor compression chamber between the rotors 1201 and 1202 to the flow path 1242. A similar opening at the rear of the rotor 1203 cooperates with the manifold 1207 so that the exhaust flows from the inter-rotor exhaust chamber between the rotors 1203 and 1204 to the exhaust outlet 1106.

図14Aから図14Cは、簡単にするためにローター1201およびシャフト1102をモノリシックエレメントとして示しているが、ローター1201および1203のそれぞれは、スロット付きローターに挿入できるように分解してから、そのスロット付きローターを収容するために再組立てできる複数の部材から形成することができるであろう。ブレード1301の端部は、シャフト1102に切り込まれている溝内に据えることができるであろう。同様に、メインローター1203のブレード1334の端部は、シャフト1102に切り込まれている別の溝内に据えることができるであろう。   14A-14C show the rotor 1201 and shaft 1102 as monolithic elements for simplicity, but each of the rotors 1201 and 1203 is disassembled for insertion into a slotted rotor and then slotted. It could be formed from a plurality of members that can be reassembled to accommodate the rotor. The end of the blade 1301 could be placed in a groove cut into the shaft 1102. Similarly, the end of the blade 1334 of the main rotor 1203 could be placed in another groove cut into the shaft 1102.

図15A〜図15Cは、スロット付きローター1202のそれぞれ前面図、上面図および後面図である。スロット付きローター1204は実質的に同一である。便宜上、スロット1312が上死点にくるように、ローター1202は図13Bに示す位置から約30°回転している。第1切欠き1501はローター1202の前部に形成されて、ローター1201の開口1499と協働する。第2切欠き1502はローター1202の後部に形成されて、ローター1201の開口1497と協働する。切欠き1501と同様なローター1204の前部の切欠きは、ローター1201の開口1499と同様なローター1203の開口と協働する。切欠き1502と同様なローター1204の後部の切欠きは、ローター1201の開口1497と同様なローター1203の開口と協働する。   15A to 15C are a front view, a top view, and a rear view of the slotted rotor 1202, respectively. The slotted rotor 1204 is substantially identical. For convenience, the rotor 1202 is rotated about 30 ° from the position shown in FIG. 13B so that the slot 1312 is at top dead center. The first notch 1501 is formed in the front portion of the rotor 1202 and cooperates with the opening 1499 of the rotor 1201. The second notch 1502 is formed in the rear part of the rotor 1202 and cooperates with the opening 1497 of the rotor 1201. A notch in the front of the rotor 1204 similar to the notch 1501 cooperates with an opening in the rotor 1203 similar to the opening 1499 in the rotor 1201. A notch in the rear of the rotor 1204, similar to the notch 1502, cooperates with an opening in the rotor 1203 similar to the opening 1497 in the rotor 1201.

図16Aから図16Eは、ローター1201および1202の完全な1回転中の選択された時点におけるメインローター1201およびスロット付きローター1202の相対位置を示す部分模式図である。エンジン100と同様に、ローター1201および1202は吸気/圧縮サイクル中に全2回転する(つまり、それぞれが720°回転する)。別の言い方をすると、各吸気/圧縮サイクルは2回転サイクルを含む。各サイクルの前半は吸気半サイクルである。吸気半サイクル中、最初の回転(つまり、最初の360°の回転)中にローター1201と1202との間のローター間吸気室に空気が吸い込まれる。各吸気/圧縮サイクルの後半は圧縮半サイクルである。吸気半サイクルの回転直後に続く回転(つまり、2回目の360°の回転)中に起こる圧縮半サイクル中、吸気室は圧縮室になって、空気が圧縮される。ローター1201および1202は、回転するときに、2つの個別かつ重複する吸気/圧縮サイクルを同時に行う。任意の所定の回転中、ローター1201および1202は、ある吸気/圧縮サイクルの吸気半サイクルと、別の吸気/圧縮サイクルの圧縮半サイクルとを行っている。   16A to 16E are partial schematic views showing the relative positions of the main rotor 1201 and the slotted rotor 1202 at selected points in time during a complete rotation of the rotors 1201 and 1202. As with engine 100, rotors 1201 and 1202 make a full two revolutions (ie, each rotate 720 °) during the intake / compression cycle. In other words, each intake / compression cycle includes two revolution cycles. The first half of each cycle is an intake half cycle. During the intake half cycle, air is drawn into the inter-rotor intake chamber between the rotors 1201 and 1202 during the first rotation (ie, the first 360 ° rotation). The second half of each intake / compression cycle is a compression half cycle. During the compression half cycle that occurs during the rotation that immediately follows the rotation of the intake half cycle (that is, the second 360 ° rotation), the intake chamber becomes a compression chamber and air is compressed. As the rotors 1201 and 1202 rotate, they perform two separate and overlapping intake / compression cycles simultaneously. During any given rotation, the rotors 1201 and 1202 are performing an intake half cycle of one intake / compression cycle and a compression half cycle of another intake / compression cycle.

図16Aから図16Eのそれぞれは、図13Bに使用された平面から切断したローター1201および1202の部分断面図である。図16Aから図16Eのそれぞれの視点はエンジン1100の後方に向いている。簡単にするために、マニホルド1206および1330の位置、および開口1499および1497の位置は、図16A〜図16Eの切断面には描いていない。しかし、これらマニホルドおよび開口の位置は、図16A〜図16Eと図13A〜図13C、図14Aおよび図14Cとを比較すると容易に推定できる。   16A to 16E are partial cross-sectional views of the rotors 1201 and 1202 cut from the plane used in FIG. 13B. Each viewpoint in FIGS. 16A to 16E faces the rear of the engine 1100. For simplicity, the locations of manifolds 1206 and 1330 and the locations of openings 1499 and 1497 are not drawn in the cut planes of FIGS. 16A-16E. However, the positions of these manifolds and openings can be easily estimated by comparing FIGS. 16A to 16E with FIGS. 13A to 13C, 14A and 14C.

図16A〜図16Eでは、ローター1201および1202はそれぞれ左回りに回転する。シャフト1102からのトルクがメインローター1201を回転させる。ブレード1301の力がスロット付きローター1202を回転させる。図16Aでは、ローター1201および1202はともに上死点にある。ローター1201および1202は、ある吸気/圧縮サイクルの吸気半サイクルおよび別の吸気/圧縮サイクルの圧縮半サイクルを始めようとしているところである。ローター間圧縮室1601は、ローター1201の内周壁1302、ローター1202の外面1320、ならびに前内壁1410および後内壁1411の一部によって画定される容積を有する。室1601は、ローター1201および1202の直前の回転中に起こった吸気半サイクルでマニホルド1206および開口1499から吸い込まれた空気を収容する。   In FIGS. 16A to 16E, the rotors 1201 and 1202 each rotate counterclockwise. Torque from the shaft 1102 rotates the main rotor 1201. The force of the blade 1301 rotates the slotted rotor 1202. In FIG. 16A, the rotors 1201 and 1202 are both at top dead center. Rotors 1201 and 1202 are about to begin an intake half cycle of one intake / compression cycle and a compression half cycle of another intake / compression cycle. The inter-rotor compression chamber 1601 has a volume defined by the inner peripheral wall 1302 of the rotor 1201, the outer surface 1320 of the rotor 1202, and parts of the front inner wall 1410 and the rear inner wall 1411. Chamber 1601 contains the air drawn from manifold 1206 and opening 1499 in the intake half cycle that occurred during the previous rotation of rotors 1201 and 1202.

図16Bは、ローター1201および1202が左回りに回転したところである。トラニオンシール1313はやや右回りに回転しており、ブレード1301はスロット付きローター1202から出始めたところである。圧縮室1401の容積は減少している。具体的には、室1401は一端がブレード1301に界接し、他端がローター1202の外面1320とローター1201の内壁1302との間の転がり接触から生じるローター間シール1605に界接する。ローター1201および1202が回転すると、室1601の両端が近づいてくるので、室1601の容積は減少する。室1601の容積の減少により、室1601に収容されている空気が圧縮される。   FIG. 16B shows that the rotors 1201 and 1202 have rotated counterclockwise. The trunnion seal 1313 is rotating slightly clockwise, and the blade 1301 has just begun to exit the slotted rotor 1202. The volume of the compression chamber 1401 is decreasing. Specifically, one end of the chamber 1401 is in contact with the blade 1301, and the other end is in contact with the inter-rotor seal 1605 resulting from the rolling contact between the outer surface 1320 of the rotor 1202 and the inner wall 1302 of the rotor 1201. When the rotors 1201 and 1202 rotate, both ends of the chamber 1601 approach each other, so that the volume of the chamber 1601 decreases. By reducing the volume of the chamber 1601, the air stored in the chamber 1601 is compressed.

いくつかの実施形態では、圧縮室1401は圧縮サイクル中ずっと流路1242(図12)と流体連通したままである。室1243の弁は、圧縮ガスが室1243から流路1244に、さらにローター1203および1204のローター間室に流入するサイクルの時点まで閉じたままである。
これも図16Bを見てわかるように、ローター1201および1202が上死点を過ぎて回転すると、別のローター間吸気室1602が生じる。室1602の容積もブレード1301および転がり接触シール1605に界接する。ローター1201および1202が回転すると、室1602の両端はさらに隔たりが大きくなって、室1602の容積が膨張する。室1602の容積が膨張すると、新鮮な空気がマニホルド1206から吸気室1602に流れる。
In some embodiments, the compression chamber 1401 remains in fluid communication with the flow path 1242 (FIG. 12) throughout the compression cycle. The valve in chamber 1243 remains closed until the cycle in which compressed gas flows from chamber 1243 into flow path 1244 and further into the inter-rotor chambers of rotors 1203 and 1204.
As can be seen from FIG. 16B, when the rotors 1201 and 1202 rotate past the top dead center, another inter-rotor intake chamber 1602 is generated. The volume of the chamber 1602 also contacts the blade 1301 and the rolling contact seal 1605. When the rotors 1201 and 1202 rotate, both ends of the chamber 1602 are further separated from each other, and the volume of the chamber 1602 is expanded. As the volume of the chamber 1602 expands, fresh air flows from the manifold 1206 to the intake chamber 1602.

図16Cは、ローター1201および1202がともに上死点から180°回転したところである。吸気室1602は膨張し続けて、マニホルド1206および開口1499から新鮮な空気を吸い込み続けている。圧縮室1601が収縮し続ける結果、それに収容されている空気はさらに圧縮される。シール1313は図16Aに図示するのと同じ位置(ローター1202に対して)になるように、右回りに回転している。ブレード1301はスロット1312からの最大後退地点に到達している。   FIG. 16C shows that both rotors 1201 and 1202 have been rotated 180 ° from top dead center. Intake chamber 1602 continues to expand and continues to draw fresh air from manifold 1206 and opening 1499. As a result of the compression chamber 1601 continuing to contract, the air contained therein is further compressed. The seal 1313 is rotating clockwise so that it is in the same position (relative to the rotor 1202) as illustrated in FIG. 16A. Blade 1301 has reached its maximum retreat point from slot 1312.

図16Dは、ローター1201および1202がさらに回転したところである。吸気室1602は膨張し続け、マニホルド1206から新鮮な空気を吸い込み続ける。圧縮室1601は収縮し続け、それに収容されている空気を圧縮し続ける。シール1313は、ここではやや左回りに回転しており、ブレード1301はスロット1312に再進入し始めている。圧縮サイクルのほぼこの時点で、燃料が室1243(図12)に噴射されて点火され、室1243の弁が開くので、圧縮空気が室1601から、開口1497、流路1242、室1243、流路1244、マニホルド1336を通って、ローター1203および1204のローター間室に逃れる。ローター1203および1204の作動は、図17Aから図17Eに関連して述べる。   FIG. 16D shows that the rotors 1201 and 1202 have further rotated. The intake chamber 1602 continues to expand and continues to draw fresh air from the manifold 1206. The compression chamber 1601 continues to contract and continues to compress the air contained therein. The seal 1313 is rotating slightly counterclockwise here, and the blade 1301 begins to re-enter the slot 1312. At approximately this point in the compression cycle, fuel is injected into the chamber 1243 (FIG. 12) and ignited, and the valve in the chamber 1243 opens, so that compressed air flows from the chamber 1601 through the opening 1497, the flow path 1242, the chamber 1243, the flow path. 1244, through manifold 1336, escapes to rotor space between rotors 1203 and 1204. The operation of the rotors 1203 and 1204 will be described in connection with FIGS. 17A to 17E.

図16Eは、図16Aで始まった回転が完了した後のローター1201および1202を示す。図16Aで圧縮半サイクルを始めた吸気/圧縮サイクルは、ここでは完了している。図16Aで吸気半サイクルを始めた吸気/圧縮サイクルは、ここではその吸気半サイクルを完了しており、圧縮半サイクルを始めようとしているところである。具体的には、ローター1201および1202が上死点まで再び回転すると、室1602は圧縮室になる。新たなローター間吸気室も形成されて、新たな吸気圧縮サイクルの吸気半サイクルの一部として新鮮な空気を吸い込む。   FIG. 16E shows the rotors 1201 and 1202 after the rotation starting in FIG. 16A is complete. The intake / compression cycle that started the compression half cycle in FIG. 16A is now complete. The intake / compression cycle that started the intake half cycle in FIG. 16A has now completed the intake half cycle and is about to start the compression half cycle. Specifically, when rotors 1201 and 1202 rotate again to top dead center, chamber 1602 becomes a compression chamber. A new inter-rotor air intake chamber is also formed to draw fresh air as part of the new intake half cycle of the intake compression cycle.

図17Aから図17Eは、ローター1203および1204の完全な1回転中の選択された時点におけるメインローター1203およびスロット付きローター1204の相対位置を示す部分模式図である。完全な1膨張/排気サイクル中、ローター1203および1204も全2回転する(つまり、それぞれ720°回転する)。別の言い方をすると、各膨張/排気サイクルは2回転サイクルを含む。   17A to 17E are partial schematic diagrams showing the relative positions of the main rotor 1203 and the slotted rotor 1204 at selected points in time during a complete rotation of the rotors 1203 and 1204. FIG. During a complete expansion / exhaust cycle, the rotors 1203 and 1204 also make a total of two rotations (ie, rotate 720 ° each). In other words, each expansion / exhaust cycle includes two rotation cycles.

各膨張/排気サイクルの前半は膨張半サイクルである。膨張半サイクル中、ローター1203および1204が最初の回転(つまり、最初の360°の回転)を受けると、圧縮空気および燃焼生成物はローター1203と1204との間のローター間膨張室に吹き込まれる。
各膨張/排気サイクルの後半は排気半サイクルである。膨張半サイクルの回転直後に続く回転(つまり、2回目の360°の回転)中に起こる排気半サイクル中、膨張室は排気室になる。その排気室中の排気は掃気されて、排気口1106から押し出される。ローター1203および1204は、回転するときに、2つの個別かつ重複する膨張/排気サイクルを同時に行う。任意の所定の回転中、ローター1203および1204は、ある膨張/排気サイクルの膨張半サイクルと、別の膨張/排気サイクルの排気半サイクルとを行っている。
The first half of each expansion / exhaust cycle is an expansion half cycle. During the expansion half cycle, when the rotors 1203 and 1204 are subjected to the first rotation (ie, the first 360 ° rotation), the compressed air and combustion products are blown into the inter-rotor expansion chamber between the rotors 1203 and 1204.
The second half of each expansion / exhaust cycle is an exhaust half cycle. The expansion chamber becomes the exhaust chamber during the exhaust half cycle that occurs during the rotation immediately following the rotation of the expansion half cycle (ie, the second 360 ° rotation). The exhaust in the exhaust chamber is scavenged and pushed out from the exhaust port 1106. As the rotors 1203 and 1204 rotate, they perform two separate and overlapping expansion / exhaust cycles simultaneously. During any given rotation, the rotors 1203 and 1204 are performing an expansion half cycle of one expansion / exhaust cycle and an exhaust half cycle of another expansion / exhaust cycle.

ローター1201および1202で同時かつ重複する吸気/圧縮サイクルが起こっている間、ローター1203および1204の同時かつ重複する膨張/排気サイクルが起こる。しかし、図16A〜図16Eと図17A〜図17Eとのそれぞれの対応は必ずしも意図されてはいない。つまり、ある大文字で終わる図17A〜図17Eのうちの1つに描かれるローター1203および1204の回転フェーズは、ローター1201および1202が、同じ大文字で終わる図16A〜図16Eのもので描かれる回転フェーズを行うときにローター1203および1204が行うであろう回転フェーズであってもよく、またはそうでなくてもよい。   While simultaneous and overlapping intake / compression cycles occur in rotors 1201 and 1202, simultaneous and overlapping expansion / exhaust cycles of rotors 1203 and 1204 occur. However, the correspondence between FIGS. 16A to 16E and FIGS. 17A to 17E is not necessarily intended. That is, the rotation phase of rotors 1203 and 1204 depicted in one of FIGS. 17A-17E ending with a capital letter is the rotation phase depicted in FIGS. 16A-16E with rotors 1201 and 1202 ending with the same capital letter. May or may not be the rotational phase that the rotors 1203 and 1204 will perform when performing.

図17Aから図17Eのそれぞれは、図13Eに使用された平面から切断したローター1203および1204の部分断面図である。図17Aから図17Eのそれぞれの視点はエンジン1100の後方を向いている。簡単にするために、マニホルド1336および1207の位置、ならびにローター1201の開口1499および1497と同様なローター1203の開口の位置は、図17A〜図17Eの切断面には描写していない。しかし、これらマニホルドおよび開口の位置は、図17A〜図17Eと図13D〜図13F、図14Aおよび図14Cとを比較することによって容易に推定できる。   17A to 17E are partial cross-sectional views of the rotors 1203 and 1204 cut from the plane used in FIG. 13E. Each viewpoint in FIGS. 17A to 17E faces the rear of the engine 1100. For simplicity, the positions of the manifolds 1336 and 1207 and the position of the rotor 1203 openings similar to the openings 1499 and 1497 of the rotor 1201 are not depicted in the cut planes of FIGS. 17A-17E. However, the positions of these manifolds and openings can be easily estimated by comparing FIGS. 17A-17E with FIGS. 13D-13F, 14A and 14C.

図17Aでは、ローター1203および1204はともに上死点にある。ローター1203および1204は、ある膨張/排気サイクルの膨張半サイクルおよび別の膨張/排気サイクルの排気半サイクルを始めようとしているところである。ローター間排気室1701の容積は、ローター1203の内周1333、ローター1204の外面1350、ならびにローター1203の前および後内壁の一部によって画定されている。室1701は、前の回転中に圧縮空気および燃焼生成物がマニホルド1336およびローター1203の前部の開口(ローター1201の前部の開口1499と同様)から押し出された後に残る排気を収容する。   In FIG. 17A, the rotors 1203 and 1204 are both at top dead center. Rotors 1203 and 1204 are about to begin the expansion half cycle of one expansion / exhaust cycle and the exhaust half cycle of another expansion / exhaust cycle. The volume of the inter-rotor exhaust chamber 1701 is defined by the inner periphery 1333 of the rotor 1203, the outer surface 1350 of the rotor 1204, and a part of the front and rear inner walls of the rotor 1203. Chamber 1701 contains the exhaust that remains after compressed air and combustion products are pushed out of manifold 1336 and the front opening of rotor 1203 (similar to front opening 1499 of rotor 1201) during the previous rotation.

図17Bは、前の回転からの運動量の結果、ローター1203および1204が右回りに回転したところである。トラニオンシール1343はやや右回りに回転しており、ブレード1334はスロット1342からやや後退している。ローター間膨張室1702も形成されている。室1702の容積は一端がブレード1334に界接し、他端がローター1204の外面1350とローター1203の内面壁との転がり接触から生じるローター間シール1705に界接する。   FIG. 17B shows where the rotors 1203 and 1204 have rotated clockwise as a result of the momentum from the previous rotation. The trunnion seal 1343 is rotating slightly clockwise, and the blade 1334 is slightly retracted from the slot 1342. An inter-rotor expansion chamber 1702 is also formed. One end of the chamber 1702 is in contact with the blade 1334 and the other end is in contact with the rotor-to-rotor seal 1705 resulting from rolling contact between the outer surface 1350 of the rotor 1204 and the inner wall of the rotor 1203.

マニホルド1336はローター1203の前部の開口に一致するため、加熱され圧縮されたガス(空気および燃焼生成物)は燃焼室1243から、流路1244、マニホルド1336およびローター1203の前開口を通って、膨張室1702に容易に流入できる。この加熱され圧縮されたガスの膨張圧が、室1702をさらに膨張させる。具体的には、膨張圧がブレード1334をシール1705から離れるように押すので、膨張するガスを収容する容積がより大きくなる。結果として生じる力がローター1203および1204を回転させ続ける。   Because the manifold 1336 matches the opening at the front of the rotor 1203, heated and compressed gas (air and combustion products) passes from the combustion chamber 1243 through the flow path 1244, the manifold 1336 and the front opening of the rotor 1203, It can easily flow into the expansion chamber 1702. The expansion pressure of this heated and compressed gas further expands chamber 1702. Specifically, since the expansion pressure pushes the blade 1334 away from the seal 1705, the volume for accommodating the expanding gas becomes larger. The resulting force continues to rotate rotors 1203 and 1204.

膨張室1702が膨張すると、排気室1701は収縮する。この収縮は、前の膨張半サイクル(前の回転中)から残っている排気ガスを、ローター1203の後部の開口(ローター1201の後部の開口1497と同様)、マニホルド1207および排気口1106に押し流す。
図17Cは、ローター1203および1204がともに上死点から180°回転したところである。室1702内のガスの継続的な膨張が、ローター1203および1204に回転力を与え続ける。室1701は収縮し続け、それにより排気ガスの掃気および排気を続ける。シール1343は右回りに回転するので、図17Aに図示するのと同じ位置(スロット付きローター1204に対して)になっている。ブレード1334はスロット1342からの最大後退地点に達している。
When the expansion chamber 1702 expands, the exhaust chamber 1701 contracts. This contraction forces exhaust gas remaining from the previous expansion half-cycle (during the previous rotation) to the rear opening of the rotor 1203 (similar to the rear opening 1497 of the rotor 1201), the manifold 1207, and the exhaust port 1106.
FIG. 17C shows that both rotors 1203 and 1204 have rotated 180 ° from top dead center. The continued expansion of the gas in chamber 1702 continues to provide rotational force to rotors 1203 and 1204. Chamber 1701 continues to contract, thereby continuing to scavenge and exhaust the exhaust gas. Since seal 1343 rotates clockwise, it is in the same position (relative to slotted rotor 1204) as illustrated in FIG. 17A. Blade 1334 has reached its maximum retraction point from slot 1342.

図17Dでは、ローター1203および1204は室1702内のガスの膨張に反応して回転し続けている。排気室1701は収縮し続け、排気ガスを掃気し続けている。シール1343は左回りに回転しており、ブレード1334はスロット1342に再進入し始めている。
図17Eは、図17Aで始まった回転が完了した後のローター1203および1204を示す。図17Aで排気半サイクルを始めた膨張/排気サイクルは、ここでは完了している。図17Aで膨張半サイクルを始めた膨張/排気サイクルは、ここではその膨張半サイクルを完了しており、排気半サイクルを始めようとしているところである。具体的には、ローター1203および1204が再び上死点まで回転すると、室1702は排気室になる。新たなローター間膨張室も形成されて、新たな膨張/排気サイクルの膨張半サイクルの一部として燃焼室1243から、加熱され圧縮されたガスの新たな噴射を受け取る。
In FIG. 17D, rotors 1203 and 1204 continue to rotate in response to the expansion of the gas in chamber 1702. The exhaust chamber 1701 continues to shrink and continues to scavenge the exhaust gas. Seal 1343 is rotating counterclockwise and blade 1334 is beginning to re-enter slot 1342.
FIG. 17E shows the rotors 1203 and 1204 after the rotation starting in FIG. 17A is complete. The expansion / exhaust cycle that started the exhaust half cycle in FIG. 17A is now complete. The expansion / exhaust cycle that started the expansion half cycle in FIG. 17A has now completed the expansion half cycle and is about to begin the exhaust half cycle. Specifically, when the rotors 1203 and 1204 rotate to the top dead center again, the chamber 1702 becomes an exhaust chamber. A new inter-rotor expansion chamber is also formed to receive a new injection of heated and compressed gas from the combustion chamber 1243 as part of the expansion half cycle of the new expansion / exhaust cycle.

図20Aは、エンジンと電動発電機との組み合わせ2000の断面図である。図20Bは、図20Aに示す位置から切断した断面図である。エンジン2000は、ハウジング2059の軸受によって回転支承されているメインローター2001および2003とスロット付きローター2002および2004とを含む。エンジン2000は、そのローター2001および2003が互いにおよびシャフト2092に接続されていることを除き、エンジン1100と同様である。この接続は、メインローターブレード(例、図20Bに図示するブレード2093)にかかるトルクを減少させる。   FIG. 20A is a cross-sectional view of a combination 2000 of an engine and a motor generator. 20B is a cross-sectional view taken from the position shown in FIG. 20A. Engine 2000 includes main rotors 2001 and 2003 that are rotatably supported by bearings of housing 2059 and slotted rotors 2002 and 2004. Engine 2000 is similar to engine 1100 except that its rotors 2001 and 2003 are connected to each other and to shaft 2092. This connection reduces the torque applied to the main rotor blade (eg, blade 2093 shown in FIG. 20B).

以上説明した実施形態では、電動発電機の電機子およびステーターはロータリー内燃機関のメインローターを取り囲み、同じハウジングに収容されている。他の実施形態は前に説明したものと同様なロータリー内燃機関を含むが、電動発電機コンポーネントは同じハウジング内に含まれ、しかし、メインローターを取り囲まない。
このような実施形態の一実施例を図18に図示する。図18は、図2、図10および図12で使用した位置と同様な位置から切断した断面図である。ロータリー内燃機関1800はエンジン1101と同様であるが、メインローターを取り囲む電機子およびステーターがない。別の電動発電機1880(電機子1808およびステーター1809を有する)はエンジン1800のシャフト1802に連結されている。さらに他の実施形態では、別のハウジング内の別の電動発電機をロータリー内燃機関のシャフトに連結できる。
In the embodiment described above, the armature and the stator of the motor generator surround the main rotor of the rotary internal combustion engine and are accommodated in the same housing. Other embodiments include a rotary internal combustion engine similar to that previously described, but the motor generator component is contained within the same housing, but does not surround the main rotor.
An example of such an embodiment is illustrated in FIG. FIG. 18 is a cross-sectional view taken from the same position as that used in FIGS. 2, 10, and 12. The rotary internal combustion engine 1800 is similar to the engine 1101 but without the armature and stator surrounding the main rotor. Another motor generator 1880 (with armature 1808 and stator 1809) is coupled to shaft 1802 of engine 1800. In still other embodiments, another motor generator in another housing can be coupled to the shaft of the rotary internal combustion engine.

図1〜図18、図20Aおよび図20Bの実施形態では、各メインローターが1つのブレードを含んでいた。他の実施形態では、メインローターは追加ブレードを有してもよい。図19は、このような一実施形態によるメインローターおよびスロット付きローターの部分模式断面図である。図19は、固定ブレード1979と2つのスイングブレード1978および1977とを有するメインローター1901を示す。固定ブレード1979は、スロット1912内の割りトラニオンシール1913内に嵌合している。ローター1901および1902が回転すると、ブレード1979は、ブレード301に関連して説明した場合と同様に、スロット1912内で動く。ブレード1978は、スロット1975内の割りトラニオンシール1976内に嵌合している。ブレード1978の端部1960は溝1961に捕えられて、ブレード1978のヒンジピボットとして作用する。ブレード1977は、スロット1973内の割りトラニオンシール1974内に嵌合している。ブレード1977の端部1962は溝1963に捕えられて、ブレード1977のヒンジピボットとして作用する。ブレード1979の側面は、ローター201に関連して図示した場合と同様に、メインローター1901の内壁に固定されている。ブレード1978および1977の側面は、メインローター1901の内壁にわたって揺れ動く摺動シールを形成する。   In the embodiment of FIGS. 1-18, 20A and 20B, each main rotor contained one blade. In other embodiments, the main rotor may have additional blades. FIG. 19 is a partial schematic cross-sectional view of a main rotor and a slotted rotor according to such an embodiment. FIG. 19 shows a main rotor 1901 having a fixed blade 1979 and two swing blades 1978 and 1977. The fixed blade 1979 is fitted in the split trunnion seal 1913 in the slot 1912. As rotors 1901 and 1902 rotate, blade 1979 moves within slot 1912 as described in connection with blade 301. The blade 1978 fits within a split trunnion seal 1976 in slot 1975. The end 1960 of the blade 1978 is caught in the groove 1961 and acts as a hinge pivot of the blade 1978. The blade 1977 is fitted in the split trunnion seal 1974 in the slot 1973. An end 1962 of the blade 1977 is caught in the groove 1963 and acts as a hinge pivot of the blade 1977. The side surface of the blade 1979 is fixed to the inner wall of the main rotor 1901 as in the case illustrated in relation to the rotor 201. The sides of the blades 1978 and 1977 form a sliding seal that swings across the inner wall of the main rotor 1901.

ブレード1978および1977の追加により、ローター1901と1902との間に2つの追加のローター間室が生じる。圧縮に使用されるメイン/スロット付きローター対では、これらの追加室は追加圧縮段に使用できる。膨張に使用されるメイン/スロット付きローター対では、追加室は追加膨張段に使用できる。他の実施形態は、1つの固定ブレードと1つのスイングブレードとを有するメインローターを含む。他の実施形態は、3つ以上のスイングブレードを有するメインローターを含む。   The addition of blades 1978 and 1977 creates two additional rotor chambers between the rotors 1901 and 1902. In the main / slotted rotor pair used for compression, these additional chambers can be used for additional compression stages. In the main / slotted rotor pair used for expansion, the additional chamber can be used for additional expansion stages. Other embodiments include a main rotor having one fixed blade and one swing blade. Other embodiments include a main rotor having three or more swing blades.

図21A〜図21Fは、回転サイクル中の選択された時点における、別の実施形態によるメインローター2101とスロット付きローター2102との相対位置を示す部分模式図である。図21A〜図21Fは、図6A〜図6F、図7A〜図7F、図16A〜図16Eおよび図17A〜図17Eに関連して使用した切断面と同様の切断面に基づく断面図である。   21A to 21F are partial schematic diagrams showing the relative positions of the main rotor 2101 and the slotted rotor 2102 according to another embodiment at selected points in the rotation cycle. 21A-21F are cross-sectional views based on cut planes similar to those used in connection with FIGS. 6A-6F, 7A-7F, 16A-16E, and 17A-17E.

ローター2101および2102はローター1201および1202(ならびにローター1203および1204)と同様であり、ブレード2193はメインローター2101の内周面に固定されて、メインローター2101と同じ軸を中心に回転する。シール2113はシール1313および1343と同様である。ただし、ローター1201および1202の実施形態とは異なり、ブレード2193は内側ハブローター2191に装着されている。ハブローター2191はシャフト2192に装着されている。シャフト2192は別のグループのローターおよび/または外部コンポーネントに連結できる。メインローター2101、ハブローター2191、シャフト2192およびブレード2193はすべて共通軸を中心に回転する(この共通軸は図21A〜図21Fのシャフト2192の中心にある)。スロット付きローター2102は、この共通軸に平行であって、かつこの共通軸からずれている別の軸を中心に回転する。   The rotors 2101 and 2102 are the same as the rotors 1201 and 1202 (and the rotors 1203 and 1204), and the blade 2193 is fixed to the inner peripheral surface of the main rotor 2101 and rotates around the same axis as the main rotor 2101. Seal 2113 is similar to seals 1313 and 1343. However, unlike the embodiments of the rotors 1201 and 1202, the blade 2193 is attached to the inner hub rotor 2191. Hublotter 2191 is mounted on shaft 2192. The shaft 2192 can be coupled to another group of rotors and / or external components. Main rotor 2101, hub rotor 2191, shaft 2192 and blade 2193 all rotate about a common axis (this common axis is at the center of shaft 2192 in FIGS. 21A-21F). The slotted rotor 2102 rotates about another axis that is parallel to and offset from the common axis.

ハブローター2191およびブレード2193は、ローターが回転すると収縮および膨張する2つの追加の室を作るように作動する。具体的には、ハブローター2191の外面は、ローター間シール2185を形成するようにスロット付きローター2102の内周壁と転がり接触する。リーフシールもハブローター2191の外面に含めて、シール2185を作る助けをすることができるであろう。図21Aを見てわかるように、2つの内部室2183および2184は、ローターが上死点になるときに存在する。室2183および2184のそれぞれは、端部がシール2185およびブレード2193に界接する。室2183および2184の前側および後側は、メインローター2101の内面および/またはハウジング(図示せず)の内面によって形成することができるであろう。外側室2181(室1601および1701と同様)も図21Aで視認できる。   Hublotter 2191 and blade 2193 operate to create two additional chambers that contract and expand as the rotor rotates. Specifically, the outer surface of the hub rotor 2191 is in rolling contact with the inner peripheral wall of the slotted rotor 2102 so as to form an inter-rotor seal 2185. A leaf seal could also be included on the outer surface of the hub rotor 2191 to help make the seal 2185. As can be seen in FIG. 21A, two internal chambers 2183 and 2184 exist when the rotor is at top dead center. Each of the chambers 2183 and 2184 contacts the seal 2185 and the blade 2193 at the ends. The front and rear sides of the chambers 2183 and 2184 could be formed by the inner surface of the main rotor 2101 and / or the inner surface of the housing (not shown). An outer chamber 2181 (similar to chambers 1601 and 1701) can also be seen in FIG. 21A.

図21Bは、ローター2101,2102および2191が右回りに回転したところである。外側室2182(室1602および1702と同様)がブレード2193とローター間シール2105との間に形成される。外側室2181および内側室2183は収縮している。内側室2184は膨張している。
図21Cは、ローター2101,2102および2191が左回りに180°回転したところを示す。内側室2183はここではなくなっており、内側室2184は最大膨張に達している。外側室2181は収縮し続け、外側室2182は膨張し続けている。
FIG. 21B is where the rotors 2101, 2102 and 2191 have rotated clockwise. An outer chamber 2182 (similar to chambers 1602 and 1702) is formed between the blade 2193 and the inter-rotor seal 2105. The outer chamber 2181 and the inner chamber 2183 are contracted. The inner chamber 2184 is inflated.
FIG. 21C shows the rotors 2101, 2102 and 2191 rotated 180 ° counterclockwise. The inner chamber 2183 is no longer here, and the inner chamber 2184 has reached maximum expansion. The outer chamber 2181 continues to contract and the outer chamber 2182 continues to expand.

図21Dは、ローター2101,2102および2191が180°を超えて左回りに回転したところを示す。外側室2181は収縮し続けている。外側室2182は膨張し続けている。内側室2184は収縮し始めている。ブレード2193とローター間シール2185との間に新たな内側室2186が形成されている。
図21Eは、ローター2101,2102および2191がさらに左回りに回転したところを示す。外側室2181および内側室2184は収縮し続けている。外側室2182および内側室2186は膨張し続けている。
FIG. 21D shows the rotors 2101, 2102 and 2191 rotating counterclockwise beyond 180 °. The outer chamber 2181 continues to contract. The outer chamber 2182 continues to expand. Inner chamber 2184 begins to contract. A new inner chamber 2186 is formed between the blade 2193 and the rotor seal 2185.
FIG. 21E shows the rotors 2101, 2102 and 2191 further rotated counterclockwise. The outer chamber 2181 and the inner chamber 2184 continue to contract. The outer chamber 2182 and the inner chamber 2186 continue to expand.

図21Fは、ローター2101,2102および2191が上死点に戻ったところを示す。内側室2184は、ここでは図21Aの室2183と同様である。内側室2186は、ここでは図21Aの室2184と同様である。外側室2181はなくなっており、外側室2182は、ここでは図21Aの室2181と同様である。
ローター2101,2102および2191と同様なローターの構成は、適切な管路およびマニホルドを備えて、吸気/圧縮および動力/排気を1セットのローターに組み込むために使用できる。例えば、内側室は吸気および圧縮に使用して、内側室からの圧縮空気を膨張用外側室に導くことができるであろう。あるいは、ローター2101,2102および2191と同様なローターの構成は、多段圧縮または多段膨張に使用できるであろう。
FIG. 21F shows the rotors 2101, 2102 and 2191 returning to top dead center. The inner chamber 2184 is similar to the chamber 2183 in FIG. 21A here. Inner chamber 2186 is similar to chamber 2184 in FIG. 21A here. The outer chamber 2181 is gone and the outer chamber 2182 is similar here to the chamber 2181 of FIG. 21A.
A rotor configuration similar to rotors 2101, 2102 and 2191 can be used to incorporate intake / compression and power / exhaust into a set of rotors with appropriate lines and manifolds. For example, the inner chamber could be used for intake and compression to direct compressed air from the inner chamber to the expansion outer chamber. Alternatively, a rotor configuration similar to rotors 2101, 2102 and 2191 could be used for multistage compression or expansion.

様々な実施形態は、吸気および圧縮用の1つのメイン/スロット付きローター対と、膨張および排気用の別のメイン/スロット付きローター対とを有するエンジンを含むが、他の実施形態は異なる構成を有していてもよい。ある実施形態は前の実施形態で説明したようなメイン/スロット付きローター対を含むことができるが、これは別のメイン/スロット付きローター対とともに使用しない。例えば、メイン/スロット付きローター対は電動機に連結して、圧縮機として使用できるであろう。別の実施例として、メイン/スロット付きローター対を余剰加熱ガス(例、ガスタービンエンジンから抽気されるガス)の供給源に接続して、補助動力源として使用することができるであろう。ある実施形態は、膨張用メイン/スロット付きローター対の1つまたは複数の段に連結されている圧縮用メイン/スロット付きローター対の1つまたは複数の段も有することができるであろう。   While various embodiments include an engine having one main / slotted rotor pair for intake and compression and another main / slotted rotor pair for expansion and exhaust, other embodiments have different configurations. You may have. Some embodiments may include a main / slotted rotor pair as described in the previous embodiment, but this is not used with another main / slotted rotor pair. For example, a main / slotted rotor pair could be connected to an electric motor and used as a compressor. As another example, a main / slotted rotor pair could be connected to a source of surplus heated gas (eg, gas extracted from a gas turbine engine) and used as an auxiliary power source. Certain embodiments could also have one or more stages of compression main / slotted rotor pairs coupled to one or more stages of expansion main / slotted rotor pairs.

さらに他の実施形態は、前述の仮特許出願第61/313,833号に説明するような、1つのメインローター内に複数のスロット付きローターおよび/または1つもしくは複数のスイングブレードを有する複数のスロット付きローターを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、吸気口(例、任意のポート105,905もしくは1105)に回転弁または他の種類の弁を設けて、回転サイクルのある時点で吸気を遮断するために、吸気/圧縮用ローター対の回転とタイミングを合わせることができるであろう。エンジンに2つ以上のメイン/スロット付きローター対を使用する実施形態では、ローター対の回転サイクルは同位相にする必要はない(例、1対が上死点のときに、別の対が上死点からずれていることができるであろう)。しかし、少なくともいくつかの実施形態では、吸気/圧縮用ローター対および膨張/排気用ローター対の位相は、2つのローター対の間で流路の弁によって放出される、加熱され圧縮されたガスを受けるために、ローター間排気室に十分な容積をもつようにタイミングが合わせられる。いくつかの実施形態では、シャフト内の流路を、スロット付きローターの内部の1つまたは複数の弁と連動して使用して、ローター間室への流入およびローター間室からの流出を促すことができるであろう。
Still other embodiments include a plurality of slotted rotors and / or one or more swing blades in one main rotor, as described in the aforementioned provisional patent application 61 / 313,833. A slotted rotor may be included.
In some embodiments, an intake / compression is provided to provide a rotary valve or other type of valve at the inlet (eg, any port 105, 905 or 1105) to shut off the intake at some point in the rotation cycle. It will be possible to synchronize the timing with the rotation of the rotor pair. In embodiments where more than one main / slotted rotor pair is used in the engine, the rotation cycles of the rotor pair need not be in phase (eg, one pair is at top dead center and another pair is Could be deviated from the dead point). However, in at least some embodiments, the phase of the intake / compression rotor pair and the expansion / exhaust rotor pair is a combination of heated and compressed gas released by the flow path valve between the two rotor pairs. To receive, the timing is adjusted so that the exhaust space between the rotors has a sufficient volume. In some embodiments, the flow path in the shaft is used in conjunction with one or more valves inside the slotted rotor to facilitate inflow into and out of the rotor space. Will be able to.

前述したようなメインおよびスロット付きのローター対を利用する内燃機関および他のシステムは多数の利点を提供できる。当該システムは、必要な可動コンポーネントおよびシールの数を少なくしてもよい。エネルギー損、加熱および摩耗を一層低減するために、周知の低摩擦および/または自己潤滑性材料を、滑り接触または転がり接触する表面に使用することができる。いくつかの実施形態による容積式の形状は、各360°のブレードの回転中に270°を超える吸気または燃料/空気混合気の圧縮および燃焼ガス膨張を提供してもよい。室の寸法および流体移送ポートは吸気圧縮比、例えば6から20、およびほぼ大気圧の燃焼ガス排気に合わせたサイズにすることができる。従来の燃料および代替燃料を使用してエネルギー効率運転および低排気エミッションを達成できる。負荷支持面に硬くて耐久性のある低摩擦材料およびコーティングを使用すると、オイル潤滑式、燃料潤滑式、またはおそらく無潤滑式で信頼性のある作動ができるエンジンを提供できる。実施形態は、高回転速度(例、60,000rpm以上)で作動できるエンジンおよび他のシステムを含むことができる。様々な実施形態によるエンジンおよび他のシステムは、多様なサイズのローターを含むことができる。例えば、いくつかの実施形態は直径が1インチ未満のメインローターを含んでもよい。別の実施例として、いくつかの実施形態は直径が数フィート以上のメインローターを有してもよい。   Internal combustion engines and other systems that utilize a main and slotted rotor pair as described above can provide a number of advantages. The system may require fewer moving components and seals. In order to further reduce energy loss, heating and wear, well-known low friction and / or self-lubricating materials can be used on surfaces that make sliding or rolling contact. A positive displacement shape according to some embodiments may provide greater than 270 ° intake or fuel / air mixture compression and combustion gas expansion during each 360 ° blade rotation. The chamber dimensions and fluid transfer ports can be sized to accommodate intake compression ratios, eg, 6 to 20, and combustion gas exhaust at approximately atmospheric pressure. Conventional fuels and alternative fuels can be used to achieve energy efficient operation and low emissions. The use of hard and durable low friction materials and coatings on the load bearing surface can provide an engine that can operate reliably and oil-lubricated, fuel-lubricated, or perhaps lubricated. Embodiments can include engines and other systems that can operate at high rotational speeds (eg, 60,000 rpm or higher). Engines and other systems according to various embodiments can include rotors of various sizes. For example, some embodiments may include a main rotor that is less than 1 inch in diameter. As another example, some embodiments may have a main rotor that is several feet or more in diameter.

少なくともいくつかの実施形態によるロータリーエンジンおよび電動発電機は小型かつ軽量で、高出力密度を有することになり、ハイブリッド電気自動車または他のアプリケーションの効率的な動力源を提供できるであろう。本明細書で説明したもののようなメインおよびスロット付きのローター対は、流体圧縮機、流体ポンプ、流体駆動電動発電機、ターボチャージャーおよび他のシステムに組み込むこともできる。   The rotary engine and motor generator according to at least some embodiments will be small and light, have high power density, and be able to provide an efficient power source for hybrid electric vehicles or other applications. Main and slotted rotor pairs, such as those described herein, can also be incorporated into fluid compressors, fluid pumps, fluid driven motor generators, turbochargers, and other systems.

いくつかの実施形態は潤滑剤として燃料を利用し、および/またはブレードシールを増やしてもよい。様々な実施形態による内燃機関は様々な燃料(例、ガソリン、ディーゼル、バイオ燃料、他の代替燃料)を利用できる。
以下に、前述した実施形態および/または他の実施形態のいくつかに存在してもよい特徴の非包括的なリストを記載する。すべての実施形態が以下に説明する(または上で説明した)特徴のすべてを有する必要はなく、以下のリストは本質的な特徴のリストを意図するものではない。
Some embodiments may utilize fuel as a lubricant and / or increase blade seals. The internal combustion engine according to various embodiments may utilize various fuels (eg, gasoline, diesel, biofuel, other alternative fuels).
The following provides a non-exhaustive list of features that may be present in some of the embodiments described above and / or other embodiments. Not all embodiments need to have all of the features described below (or described above), and the following list is not intended to be a list of essential features.

ロータリー内燃機関は1つまたは複数の空胴を有するハウジングを含むことができる。各空胴は、メインローターと、メインローターに対してずれた平行軸に取り付けられている、より小型のスロット付きローターと、吸気口および排気口と、燃料噴射器または気化器を有する燃焼室と、点火源(例、燃料に応じて火花プラグ、予熱プラグもしくは圧縮加熱)とを収容してもよい。ブレードは、メインローターの内部径方向面およびメインローター内の空胴の内部側面に機械的に装着して密封できる。スロット付きローターのスロットはブレードの側面に対して密封されて、スロットシールはローターの各回転とともにブレードに沿って往復摺動する。メインローターおよびスロット付きローターが同じ回転速度(rpm)で回転すると、スロット付きローターの外面の一部はメインローターの空胴の内面の一部への近接触を維持し、それによってブレードの反対側に各回転とともに膨張および収縮するローター間室が生じる。これら密封された室の容積変化は、空気または燃料空気混合気の吸気、圧縮、燃焼膨張および排気の4サイクルの内燃機関の機能を行うことができる。   A rotary internal combustion engine can include a housing having one or more cavities. Each cavity includes a main rotor, a smaller slotted rotor mounted on a parallel axis offset from the main rotor, an intake and exhaust, and a combustion chamber having a fuel injector or carburetor. An ignition source (eg, spark plug, preheat plug or compression heating depending on the fuel) may be accommodated. The blades can be mechanically mounted and sealed to the inner radial surface of the main rotor and the inner side of the cavity in the main rotor. The slot of the slotted rotor is sealed against the side of the blade, and the slot seal reciprocates along the blade with each rotation of the rotor. When the main rotor and slotted rotor rotate at the same rotational speed (rpm), a portion of the outer surface of the slotted rotor remains in close contact with a portion of the inner surface of the main rotor cavity, thereby opposing the blade The rotor chamber expands and contracts with each rotation. These volume changes in the sealed chamber can perform the functions of a four-cycle internal combustion engine: intake, compression, combustion expansion and exhaust of air or fuel-air mixture.

内燃機関は動力シャフトを含んでも、または含まなくてもよく、一体型の電動発電機を含んでも、または含まなくてもよい。電動発電機は、メインローターの外面に設けられている電機子と、メインローターを囲むハウジングの内面に設けられているステーターとを含んでもよい。効率的で軽量かつ高出力密度のエンジンおよび電動発電機と、エンジンを始動させ電力を提供および蓄積するためのバッテリの追加とを組み合わせると、例えばハイブリッド電気自動車または他の発電機セットアプリケーションに適するであろう。ハイブリッド電気自動車のドライブトレインの動力は、ロータリー内燃機関、電動発電機、別の電気牽引モーター、またはこれらエレメントのいずれかの組み合わせによって提供できるであろう。   The internal combustion engine may or may not include a power shaft, and may or may not include an integral motor generator. The motor generator may include an armature provided on the outer surface of the main rotor and a stator provided on the inner surface of the housing surrounding the main rotor. Combining an efficient, lightweight and high power density engine and motor generator with the addition of a battery to start the engine and provide and store power may be suitable for hybrid electric vehicle or other generator set applications, for example. I will. The power of the hybrid electric vehicle drivetrain could be provided by a rotary internal combustion engine, a motor generator, another electric traction motor, or any combination of these elements.

固定メインローターブレードに加えて、スロット付きローターの横スロットを貫通して延びているか、またはスロット付きローターの横スロットで終端する追加ブレードを追加できる。追加ブレードは、ヒンジ金具によって、メインローターの車軸もしくはハブ、またはメインローター胴の内面に枢着できる。
ブレードとの組み合わせで、スロット付きローターの外面とメインローターの半径方向内面との接線接触または近接線接触は、三日月形密封作動ローター間室を画定できる。ある実施形態およびアプリケーションでは、ブレードと組み合わせて、スロット付きローターの半径方向内面とメインローターハブの外面との接線接触または近接線接触が、半径方向内部の密封作動室を画定してもよい。横方向に取り付けて、均等もしくは非均等に間隔をあけた限定延長半径方向シールを、メインローター空胴の内面またはスロット付きローターの外面の周りに設けることができる。シールの間隔および半径方向延長は、少なくとも1つのシールが、メインローター空胴の内面と、吸気口と排気口との間のスロット付きローターの外面との間に必ず密封接触するような形状寸法にすることができるであろう。例えば、後向きの圧力補償リーフシールはメインローターのブレードから±30°の間隔をあけ、4つの追加リーフシールはこれら2つのシール間で60°の半径方向間隔にすることができるであろう。同様に、圧力補償前向きリーフシールを、メインローター空洞の内面またはスロット付きローターの外面に沿って60°の間隔で設けることができるであろう。ある実施形態では、メインローター空胴の内面またはスロット付きローターの外面の周りの限定半径方向延長シールを、リーフシール、フォイルシール、ヒンジ式スイングシール、滑り羽根シール、ローラーシール、または同様な他のものにすることができるであろう。ブレードの側面とスロット付きローターのスロットとの間のシールは、工業規格のブレードシール材料とすることができるであろう。シールの滑り面は好ましくは低摩擦の自己潤滑性、流体潤滑性または無潤滑性材料とすることができるであろう。
In addition to the fixed main rotor blades, additional blades can be added that extend through the transverse slots of the slotted rotor or terminate in the transverse slots of the slotted rotor. The additional blade can be pivotally attached to the axle or hub of the main rotor or the inner surface of the main rotor body by a hinge fitting.
In combination with the blades, tangential contact or proximity line contact between the outer surface of the slotted rotor and the radially inner surface of the main rotor can define a crescent-shaped sealed operating rotor chamber. In certain embodiments and applications, in combination with the blades, tangential or proximity contact between the radially inner surface of the slotted rotor and the outer surface of the main rotor hub may define a radially inner sealed working chamber. Limited extended radial seals that are laterally mounted and equally or non-uniformly spaced can be provided around the inner surface of the main rotor cavity or the outer surface of the slotted rotor. The spacing and radial extension of the seal is such that at least one seal must be in sealing contact between the inner surface of the main rotor cavity and the outer surface of the slotted rotor between the inlet and exhaust. Would be able to. For example, a back-facing pressure compensating leaf seal could be spaced ± 30 ° from the main rotor blade, and four additional leaf seals could be 60 ° radially spaced between the two seals. Similarly, pressure compensated forward leaf seals could be provided at 60 ° intervals along the inner surface of the main rotor cavity or the outer surface of the slotted rotor. In some embodiments, a limited radial extension seal around the inner surface of the main rotor cavity or the outer surface of the slotted rotor may be a leaf seal, foil seal, hinged swing seal, sliding blade seal, roller seal, or other similar Could be made. The seal between the side of the blade and the slot of the slotted rotor could be an industry standard blade seal material. The sliding surface of the seal could preferably be a low-friction self-lubricating, fluid-lubricating or non-lubricating material.

エンジンまたは他のシステムは、スロット付きローターに取り付けられている1本のシャフトを含み、メインローターをスロット付きローター軸に対してずれた平行軸に取り付けることができるであろう。エンジンまたは他のシステムは、メインローターに取り付けられている1本のシャフトを含み、スロット付きローターをメインローター軸に対してずれた平行軸に取り付けることができるであろう。エンジンまたは他のシステムは、シャフトがなくてもよく、メインローターをハウジングの端板に回転するために取り付け、スロット付きローターをハウジングのメインローター軸に対してずれた平行軸に回転するために取り付けることができるであろう。   An engine or other system would include a single shaft attached to a slotted rotor, and the main rotor could be attached to a parallel axis that is offset from the slotted rotor axis. An engine or other system would include a single shaft attached to the main rotor, and the slotted rotor could be attached to a parallel axis that is offset relative to the main rotor axis. The engine or other system may be without a shaft, attached to rotate the main rotor to the end plate of the housing, and mounted to rotate the slotted rotor to a parallel axis offset from the main rotor axis of the housing Would be able to.

ブレードシールは、ローターの実質的に円筒形の台座に嵌合する、略部分円筒形のシールを2つ備えることができ、ブレードを2つの部分円筒形シールの間に配置する。
エンジンまたは他のシステムは、スロット付きローターの外面の周りに横方向に取り付けられている複数の限定半径方向延長シールを含むことができる。限定半径方向延長シールは、スロット付きローターの半径方向外面およびメインローターの周壁が近接線接触する位置の境界となる弧上に、スロット付きローターとメインローター空胴の外周壁との間に効果的なシールを提供するような形状寸法とすることができる。あるいは(または追加で)、当該シールは周壁に取り付けることもできるであろう。
The blade seal can include two generally partial cylindrical seals that fit into a substantially cylindrical pedestal of the rotor, with the blade positioned between the two partial cylindrical seals.
The engine or other system may include a plurality of limited radially extending seals mounted laterally around the outer surface of the slotted rotor. A limited radial extension seal is effective between the slotted rotor and the outer wall of the main rotor cavity on the arc that borders the radial outer surface of the slotted rotor and the location where the main rotor peripheral wall contacts It can be shaped and dimensioned to provide a secure seal. Alternatively (or in addition) the seal could be attached to the peripheral wall.

ブレードはメインローター空胴に機械的に固着して密封してもよい。ブレードはメインローターのシャフトに機械的に固着(および、可能であれば密封)してもよい。
燃焼室は、あるメイン/スロット付きローター対からのローター間圧縮室の出力と、第2のメイン/スロット付きローター対のローター間燃焼ガス膨張室(または動力室)の吸気口との間の移送流路に設けることができる。移送流路は、圧縮室の出力付近に設けられている逆止め弁(または他の一方向弁)を有することができる。いくつかの実施形態では、燃焼室は、圧縮室の出力と燃焼ガス膨張室の吸気口との間の移送流路の回転弁にある。
The blade may be mechanically secured to the main rotor cavity and sealed. The blade may be mechanically secured (and sealed if possible) to the shaft of the main rotor.
The combustion chamber is transferred between the output of the inter-rotor compression chamber from one main / slotted rotor pair and the inlet of the inter-rotor combustion gas expansion chamber (or power chamber) of the second main / slotted rotor pair. It can be provided in the channel. The transfer channel may have a check valve (or other one-way valve) provided near the output of the compression chamber. In some embodiments, the combustion chamber is in the rotary valve of the transfer channel between the output of the compression chamber and the inlet of the combustion gas expansion chamber.

いくつかの実施形態では、ローター間燃焼室は、メインローター空胴の内面およびスロット付きローターの外面によって画定されている空間に設けられている(例、室702,1702)。これらおよび他の実施形態では、燃料/空気混合気は、吸気/圧縮用メイン/スロット付きローター対の上流に設けられている気化器から、ローター間圧縮室(例、室601,1601と同様な室)に移送できる。他の実施形態では、燃料は燃料噴射器によってローター間圧縮室に噴射される。さらに他の実施形態では、燃料は燃料噴射器によって、ローター間圧縮室の出力とローター間膨張室の吸気口との間の移送流路(または移送流路の回転弁または回転シリンダ圧縮弁)に噴射される。   In some embodiments, the inter-rotor combustion chamber is provided in a space defined by the inner surface of the main rotor cavity and the outer surface of the slotted rotor (eg, chambers 702, 1702). In these and other embodiments, the fuel / air mixture is taken from a carburetor provided upstream of the intake / compression main / slotted rotor pair, similar to the inter-rotor compression chambers (eg, chambers 601 and 1601). Room). In other embodiments, fuel is injected into the inter-rotor compression chamber by a fuel injector. In still other embodiments, the fuel is injected into the transfer channel (or the rotary valve or rotary cylinder compression valve of the transfer channel) between the output of the inter-rotor compression chamber and the intake port of the inter-rotor expansion chamber by a fuel injector. Be injected.

いくつかの実施形態では、燃料は燃料噴射器によって、膨張/排気用メイン/スロット付きローター対のメインローター空胴の内面およびスロット付きローターの外面によって画定されるローター間空間に噴射される。
他の実施形態は、多数の燃料噴射位置および/または多数の点火位置、ならびに点火源で開始されると燃焼が自己継続する実施形態を有するエンジンを含む。
In some embodiments, fuel is injected by a fuel injector into the inter-rotor space defined by the inner surface of the main rotor cavity of the expansion / exhaust main / slotted rotor pair and the outer surface of the slotted rotor.
Other embodiments include engines having multiple fuel injection positions and / or multiple ignition positions, and embodiments in which combustion self-continues when initiated with an ignition source.

いくつかの実施形態によるエンジンは、容積式ターボチャージャーとして機能する追加圧縮室を駆動して、加圧された吸気をエンジンの圧縮室に提供するために、動力室の排気口と連通する追加の燃焼ガスエキスパンダーを含んでもよい。
いくつかの実施形態によるエンジンは、メインローターの車軸またはハブの外面の周りに同心状に取り付けられている1つまたは複数の追加ブレードを含んでもよい。追加ブレードはスロット付きローターの横スロットを貫通して、メインローターの内面まで延びていてもよい。追加ブレードは(例、ヒンジ金具によって)メインローターの車軸またはハブに枢着でき、ブレードの端部およびサイドスロットのシールを、ばね、流体圧力、遠心力または他の手段で偏倚して、メインローター空胴の内面との密封接触を維持する。
An engine according to some embodiments drives an additional compression chamber that functions as a positive displacement turbocharger to provide additional intake in communication with the power chamber exhaust to provide pressurized intake to the engine compression chamber. A combustion gas expander may be included.
An engine according to some embodiments may include one or more additional blades mounted concentrically around the outer surface of the main rotor axle or hub. The additional blade may extend through the transverse slot of the slotted rotor to the inner surface of the main rotor. Additional blades can be pivotally attached to the main rotor axle or hub (eg, by hinged fittings), and the blade end and side slot seals can be biased by springs, fluid pressure, centrifugal force or other means to reduce the main rotor Maintain sealed contact with the cavity interior surface.

いくつかの実施形態によるエンジンは、メインローター空胴の内面の周りに横方向に取り付けられている1つまたは複数の追加ブレードを含んでもよい。追加ブレードはスロット付きローターの横スロットを貫通して延びてもよく、またはスロット付きローターの横スロットで終端してもよい。追加ブレードは(例、ヒンジ金具によって)メインローター空胴の内周面に枢着してもよく、羽根の端部およびサイドスロットのシールが、メインローター空胴の他の内面との密封接触を維持する。   An engine according to some embodiments may include one or more additional blades mounted laterally around the inner surface of the main rotor cavity. The additional blades may extend through the transverse slot of the slotted rotor or may terminate at the transverse slot of the slotted rotor. Additional blades may be pivotally attached to the inner circumferential surface of the main rotor cavity (eg, by hinge fittings) and the blade end and side slot seals provide sealing contact with other inner surfaces of the main rotor cavity. maintain.

いくつかの実施形態によるエンジンは、ローター間圧縮室に空気または燃料/空気混合気を導入するための吸気口と、圧縮空気または燃料/空気混合気を移送管から動力(燃焼生成物膨張)ローター間室に移送するための排気移送管およびポートとを含んでもよい。移送管は逆止め弁(逆止め玉弁、フォイル逆止め弁、リード逆止め弁、リーフ逆止め弁、デュアルプレート逆止め弁、スイング逆止め弁、リフト逆止め弁等)と、回転弁と、回転シリンダ圧縮弁と、他の同様なものとを収容できるであろう。移送管および弁は燃料噴射器および点火源も収容できる。   An engine according to some embodiments includes an inlet for introducing air or fuel / air mixture into the inter-rotor compression chamber, and a powered (combustion product expansion) rotor from the compressed air or fuel / air mixture transfer tube. An exhaust transfer pipe and a port for transferring to the interchamber may be included. The transfer pipe is a check valve (check ball valve, foil check valve, reed check valve, leaf check valve, dual plate check valve, swing check valve, lift check valve, etc.), rotary valve, A rotating cylinder compression valve and other similar ones could be accommodated. The transfer tube and valve can also accommodate a fuel injector and ignition source.

いくつかの実施形態によるエンジンは、空気または燃料/空気混合気をローター間圧縮室に導入するための常時開吸気口と、ローター間排気室から燃焼生成物(ガス)を排気するための常時開排気口とを含むことができる。
いくつかの実施形態によるエンジンは、ローターの各回転中に、ハウジングの低摩擦ガスシール(例、ローターの近接触線の+45°から−45°以内)がメインおよび/またはスロット付きのローターの側面の開口と整列するときに、ローター間圧縮室のブレードの手前に、マニホルドに空気または燃料/空気混合気を放出して、ローター間動力(膨張)室のブレードの背後の空間にさらに移送するように構成できる。
An engine according to some embodiments includes a normally open inlet for introducing air or a fuel / air mixture into the inter-rotor compression chamber, and a normally open for exhausting combustion products (gas) from the inter-rotor exhaust chamber. And an exhaust port.
Engines according to some embodiments have a low friction gas seal on the housing (e.g., within + 45 ° to -45 ° of the near contact line of the rotor) on the main and / or slotted rotor side during each rotation of the rotor. When aligned with the opening of the rotor, the air or fuel / air mixture is released into the manifold before the blade of the inter-rotor compression chamber and further transferred to the space behind the blade of the inter-rotor power (expansion) chamber Can be configured.

実施形態は、空冷式のまたは液冷式のエンジンおよび他のシステムを含む。
実施形態は、ブレードとスロット付きローターのスロットのブレードシールとの滑り接触によって、同じ回転速度(rpm)でメインローターおよびスロット付きローターの回転を同期させるエンジンおよび他のシステムを含む。実施形態は、歯車、ベルト、ロッド、ヒンジ等によって、同じ回転速度(rpm)でのメインローターおよびスロット付きローターの回転を同期させるエンジンおよび他のシステムも含む。
Embodiments include air-cooled or liquid-cooled engines and other systems.
Embodiments include engines and other systems that synchronize the rotation of the main rotor and slotted rotor at the same rotational speed (rpm) by sliding contact between the blades and the blade seal of the slotted rotor slot. Embodiments also include engines and other systems that synchronize the rotation of the main and slotted rotors at the same rotational speed (rpm) by gears, belts, rods, hinges, and the like.

実施形態は、一定の負荷支持面が、(i)ホウ化物、炭化物および窒化物のうちのいずれかをベースとする硬質材料コーティング、(ii)超硬鋼、(iii)自己潤滑性材料、および(iv)ダイヤモンドライクカーボンコーティングのうちの1つまたは複数を含むエンジンならびに他のシステムを含む。
実施形態は、負荷支持面のうちの少なくとも1つが、低摩擦ダイヤモンドライクカーボンコーティングを含むエンジンおよび他のシステムを含む。
Embodiments include: (i) a hard material coating based on any of borides, carbides and nitrides, (ii) cemented steel, (iii) self-lubricating material, and (Iv) Includes engines including one or more of diamond-like carbon coatings as well as other systems.
Embodiments include engines and other systems in which at least one of the load bearing surfaces includes a low friction diamond-like carbon coating.

実施形態は、オイル潤滑式、燃料潤滑式および無潤滑式エンジンを含む。
実施形態は、燃料として、液化石油ガス、バイオディーゼル、ブタノール、天然ガス、バイオガス、メタノール、フィッシャー−トロプシュ燃料、エタノール、n−ペンテン、ヘキサン、n−ヘプタン、イソオクタンおよび水素のうちの1つまたは複数を使用するように構成されるエンジンを含む。
Embodiments include oil lubricated, fuel lubricated and non-lubricated engines.
Embodiments include as a fuel one of liquefied petroleum gas, biodiesel, butanol, natural gas, biogas, methanol, Fischer-Tropsch fuel, ethanol, n-pentene, hexane, n-heptane, isooctane and hydrogen, or Includes engines configured to use multiple.

実施形態は、燃料の添加物が、二硫化モリブデン、グラファイト、大豆由来油、カノーラ油、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ポリアルファオレフィン、無灰脂肪酸エステル、ポリブテニルコハク酸イミド、無灰脂肪族アミン、二塩基酸有機エステルおよび鉱油のうちの1つまたは複数を含む燃料潤滑式エンジンをさらに含む。   In the embodiment, the fuel additive is molybdenum disulfide, graphite, soybean-derived oil, canola oil, polytetrafluoroethylene (PTFE), zinc dialkyldithiophosphate, polyalphaolefin, ashless fatty acid ester, polybutenyl succinic acid Further included is a fuel lubricated engine comprising one or more of an imide, an ashless aliphatic amine, a dibasic acid organic ester and a mineral oil.

複数のメインおよびスロット付きのローター対を含むいくつかの実施形態では、メインローターのすべてが、互いに一致する軸を中心に回る必要はなく、スロット付きローターのすべてが、一致する軸を中心に回転する必要はない。例えば、あるメイン/スロット付きローター対は、第1ローター対のスロット付きローターに連結されている第1シャフトを含んでもよい。第2のスロット付きローター対は、第2ローター対のスロット付きローターに連結されている第2シャフトを含んでもよい。第1および第2のシャフトは一致していない軸を中心に回ってもよく、軸は平行でさえなくてもよい。第1および第2のシャフトは、回転運動を伝達するように構成される歯車または機械的エレメントによって連結できるであろう。   In some embodiments including multiple main and slotted rotor pairs, not all of the main rotors need to rotate about axes that are coincident with each other, and all of the slotted rotors rotate about the coincident axis. do not have to. For example, one main / slotted rotor pair may include a first shaft coupled to the slotted rotor of the first rotor pair. The second slotted rotor pair may include a second shaft coupled to the slotted rotor of the second rotor pair. The first and second shafts may rotate about axes that are not coincident, and the axes may not even be parallel. The first and second shafts could be connected by gears or mechanical elements that are configured to transmit rotational motion.

いくつかの実施形態では、スロット付きローターは、ローター1001および1003を接続する場合(例、2つのスロット付きローターのそれぞれに装着されるフランジ)と同様に連結できるであろう。
様々な実施形態において、シャフト、ローターおよび他の回転部材を回転支承するために様々な種類の軸受を使用できる。当該軸受の種類は、例えば、玉軸受、ころ軸受、円すいころ軸受、流体軸受、空気軸受、フォイル空気軸受、磁気軸受および同様な他のものを含む。
In some embodiments, the slotted rotor could be coupled in the same manner as when connecting the rotors 1001 and 1003 (eg, a flange attached to each of the two slotted rotors).
In various embodiments, various types of bearings can be used to rotationally support shafts, rotors, and other rotating members. Types of such bearings include, for example, ball bearings, roller bearings, tapered roller bearings, fluid bearings, air bearings, foil air bearings, magnetic bearings and the like.

実施形態の前述の説明は、例示および説明のために提示してきた。前述の説明は網羅的なものではなく、または実施形態を開示されるそのままの形態に制限するものではなく、上述した教唆に鑑みて変更および変型が可能であり、または様々な実施形態の実施から習得してもよい。本明細書で述べる実施形態は、当業者が様々な実施形態でおよび企図される特定の用途に合わせて様々な変更を加えて本発明を利用できるように、様々な実施形態の原理および性質、ならびにそれらの実用的なアプリケーションを説明するために選択し、説明した。すべての実施形態が、上に明記したすべての目的または利点を必ずしも達成する必要はない。本明細書で説明する様々な特徴のあらゆる入れ替えは本発明の範囲内である。本明細書で使用する場合、ガスまたは他の流体が、あるコンポーネントから別のコンポーネントに流れることができる場合、2つのコンポーネントは「流体連通」している。当該流れは、1つまたは複数の中間(および具体的に述べていない)他のコンポーネントを経由してもよい。当該流れは、選択的に遮断可能(例、弁を使用して)または計量してもよく、またはしなくてもよい。   The foregoing description of the embodiments has been presented for purposes of illustration and description. The foregoing description is not intended to be exhaustive or to limit the embodiments to the precise forms disclosed, and can be modified and varied in light of the above teachings or from the implementation of various embodiments. You may learn. The embodiments described herein are provided in accordance with the principles and properties of the various embodiments, so that one skilled in the art can utilize the invention in various embodiments and with specific modifications intended for the particular application contemplated. As well as selected and explained to illustrate their practical applications. Not all embodiments necessarily achieve all of the objectives or advantages specified above. Any permutation of the various features described herein is within the scope of the invention. As used herein, two components are “in fluid communication” when a gas or other fluid can flow from one component to another. The flow may be routed through one or more intermediate (and not specifically described) other components. The flow may be selectively shut off (eg, using a valve) or metered or not.

本出願は、米国特許出願番号第13/042,831号の一部継続であり、該出願は、2010年3月15日に出願され、「マルチローター内燃機関」と題する仮米国特許出願番号第61/313,833号の優先権を主張するものであり、これら出願のそれぞれの内容は、その全体が参照によりこれに組み込まれる。   This application is a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 13 / 042,831, which was filed on March 15, 2010, and is provisional U.S. Patent Application No. No. 61 / 313,833, the contents of each of which are hereby incorporated by reference in their entirety.

Claims (20)

第1の内側側壁および第2の内側側壁ならびに内周壁によって画定される空胴を内部に有しており、第1軸を中心に回転するように取り付けられている第1ローターと、
外面と、第1の側面および第2の側面と、前記外面の領域に形成されているスロットと、前記スロット内に収容されているシールとを有しており、前記第1軸に対して平行かつずれている第2軸を中心に回転するように取り付けられている第2ローターと、
前記第1ローター内周壁ならびに前記第1の内側側壁および第2の内側側壁に固定されて、その一部が前記第2ローターの前記スロットおよび前記シールの中に延びているブレードと、を備える装置であって、
前記第2ローターの一部は前記第1ローターの空胴に据えられており、
前記第2ローターの外面は前記第1ローターの内周壁と転がり接触するように構成されており、
前記第1ローターおよび前記第2ローターは、前記第1ローターおよび前記第2ローターの全2回転の進行中に第1ローター間室を交互に膨張および収縮させるように構成されており、前記第1ローター間室は前記ブレードによって画定される第1端部と、前記第1ローターおよび前記第2ローター間の転がり接触から生じる第2端部とを有することを特徴とする装置。
A first rotor having a cavity defined therein by a first inner side wall and a second inner side wall and an inner peripheral wall and mounted for rotation about a first axis;
An outer surface, a first side surface and a second side surface, a slot formed in a region of the outer surface, and a seal accommodated in the slot, are parallel to the first axis. And a second rotor mounted to rotate about a displaced second axis;
An apparatus comprising: an inner peripheral wall of the first rotor and a blade fixed to the first inner side wall and the second inner side wall, and a part of which extends into the slot and the seal of the second rotor. Because
A portion of the second rotor is placed in a cavity of the first rotor;
The outer surface of the second rotor is configured to be in rolling contact with the inner peripheral wall of the first rotor,
The first rotor and the second rotor are configured to alternately expand and contract the first rotor chamber during the progress of a total of two rotations of the first rotor and the second rotor. The inter-rotor chamber has a first end defined by the blades and a second end resulting from rolling contact between the first rotor and the second rotor.
前記第1ローターおよび前記第2ローターは、前記第1ローター間室を収縮させながら同時に第2ローター間室を膨張させるように構成されており、前記第2ローター間室は前記ブレードによって画定される第1端部と、前記第1ローターおよび前記第2ローター間の前記転がり接触から生じる第2端部とをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の装置。   The first rotor and the second rotor are configured to expand the second rotor chamber simultaneously while contracting the first rotor chamber, and the second rotor chamber is defined by the blades. The apparatus of claim 1, further comprising a first end and a second end resulting from the rolling contact between the first rotor and the second rotor. 前記第2ローターは、第1開口が形成されている第1側面を有し、
前記第2ローターは、第2開口が形成されている第2側面を有し、
完全な1回転の少なくとも一部の間に、前記第1開口は前記第1室と流体連通するとともに、前記第2室とは流体連通せず、
完全な1回転の少なくとも一部の間に、前記第2開口は前記第2室と流体連通するとともに、前記第1室とは流体連通しないことを特徴とする、請求項2に記載の装置。
The second rotor has a first side surface in which a first opening is formed,
The second rotor has a second side surface in which a second opening is formed,
During at least part of a complete revolution, the first opening is in fluid communication with the first chamber and not in fluid communication with the second chamber;
3. The apparatus of claim 2, wherein the second opening is in fluid communication with the second chamber and is not in fluid communication with the first chamber during at least a portion of a complete revolution.
前記第1ローターおよび前記第2ローターを収容するハウジングをさらに含み、前記ハウジングは第1のマニホルドおよび第2のマニホルドを含み、前記装置は、前記第1ローターおよび前記第2ローターの回転の少なくとも一部の間に前記第2ローターの第1開口が前記第1マニホルドと少なくとも一部一致し、前記第1ローターおよび前記第2ローターの回転の少なくとも一部の間に前記第2ローターの第2開口が前記第2マニホルドと少なくとも一部一致するように構成されていることを特徴とする、請求項3に記載の装置。   The apparatus further includes a housing that houses the first rotor and the second rotor, the housing including a first manifold and a second manifold, and the apparatus includes at least one of rotations of the first rotor and the second rotor. The first opening of the second rotor is at least partially coincident with the first manifold between the portions, and the second opening of the second rotor is between at least part of the rotation of the first rotor and the second rotor. 4. The apparatus of claim 3, wherein the apparatus is configured to at least partially coincide with the second manifold. 前記第2ローターに対して固定され、前記第2軸と一致する軸を中心に回転するように取り付けられているシャフトをさらに備える、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, further comprising a shaft fixed relative to the second rotor and mounted for rotation about an axis that coincides with the second axis. 前記第1ローターに対して固定され、前記第1軸と一致する軸を中心に回転するように取り付けられているシャフトをさらに備える、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, further comprising a shaft fixed relative to the first rotor and mounted to rotate about an axis that coincides with the first axis. 前記ブレードの前記一部は前記第2ロータースロットの中に延びており、前記シールは前記シャフトに固定されている端部で終端することを特徴とする、請求項6に記載の装置。   The apparatus of claim 6 wherein the portion of the blade extends into the second rotor slot and the seal terminates at an end secured to the shaft. 前記第1ローターは、第1開口が形成されている第1側面を有し、
前記第1ローターは、第2開口が形成されている第2側面を有し、
完全な1回転の少なくとも一部の間に、前記第1開口は前記第1室と流体連通するとともに、前記第2室とは流体連通せず、
完全な1回転の少なくとも一部の間に、前記第2開口は前記第2室と流体連通するとともに、前記第1室とは流体連通しないことを特徴とする、請求項7に記載の装置。
The first rotor has a first side surface in which a first opening is formed;
The first rotor has a second side surface in which a second opening is formed;
During at least part of a complete revolution, the first opening is in fluid communication with the first chamber and not in fluid communication with the second chamber;
The apparatus of claim 7, wherein the second opening is in fluid communication with the second chamber and is not in fluid communication with the first chamber during at least a portion of a complete revolution.
前記第1ローターおよび前記第2ローターを収容するハウジングをさらに備え、前記ハウジングは第1のマニホルドおよび第2のマニホルドを含み、前記装置は、前記第1ローターおよび前記第2ローターの回転の少なくとも一部の間に前記第1ローターの第1開口が前記第1マニホルドと少なくとも一部一致し、前記第1ローターおよび前記第2ローターの回転の少なくとも一部の間に前記第1ローターの第2開口が前記第2マニホルドと少なくとも一部一致するように構成されていることを特徴とする、請求項8に記載の装置。   The apparatus further includes a housing that houses the first rotor and the second rotor, the housing including a first manifold and a second manifold, and the apparatus includes at least one of rotations of the first rotor and the second rotor. A first opening of the first rotor is at least partially coincident with the first manifold between the first and second rotations of the first rotor and at least part of the rotation of the second rotor. 9. The apparatus of claim 8, wherein the apparatus is configured to at least partially coincide with the second manifold. 前記シールは、前記ブレードの運動に反応して、前記第2軸に平行な軸を中心に少なくとも一部回転するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the seal is configured to rotate at least partially about an axis parallel to the second axis in response to movement of the blade. 前記装置は内燃機関であり、
第1の内側側壁および第2の内側側壁ならびに内周壁によって画定されている空胴を内部に有しており、第3軸を中心に回転するように取り付けられている第3ローターと、
外面と、第1の側面および第2の側面と、第4ローターの外面領域に形成されているスロットと、前記第4ローターのスロット内部に収容されているシールとを有しており、前記第3軸に対して平行かつずれている第4軸を中心に回転するように取り付けられている前記第4ローターと、
前記第3ローターの内周壁ならびに前記第3ローターの前記第1の内側側壁および前記第2の内側側壁に固定され、その一部が前記第4ローターのスロットおよび前記第4ローターのスロットシールの中まで延びているブレードとをさらに備えており、
前記第4ローターの一部は前記第3ローターの空胴に据えられており、
前記第4ローターの外面は、前記第3ローターの内周壁に転がり接触するように構成されており、
前記第3ローターおよび前記第4ローターは、前記第3ローターおよび前記第4ローターの全2回転の進行中に第3ローター間室を交互に膨張および収縮させるように構成されており、前記第3ローター間室は、前記第3ローターのブレードによって画定されている第1端部と、前記第3ローターおよび前記第4ローター間の前記転がり接触から生じる第2端部とを有することを特徴とする、請求項1に記載の装置。
The device is an internal combustion engine;
A third rotor having a cavity defined therein by a first inner side wall and a second inner side wall and an inner peripheral wall and mounted for rotation about a third axis;
An outer surface, a first side surface and a second side surface, a slot formed in an outer surface region of the fourth rotor, and a seal housed inside the slot of the fourth rotor, The fourth rotor mounted to rotate about a fourth axis that is parallel to and offset from the three axes;
The inner wall of the third rotor and the first inner side wall and the second inner side wall of the third rotor are fixed to a part of the slot of the fourth rotor and the slot seal of the fourth rotor. And a blade extending to
A portion of the fourth rotor is placed in the cavity of the third rotor;
The outer surface of the fourth rotor is configured to be in rolling contact with the inner peripheral wall of the third rotor,
The third rotor and the fourth rotor are configured to alternately expand and contract the third rotor inter-chamber during the progress of a total of two rotations of the third rotor and the fourth rotor. The inter-rotor chamber has a first end defined by a blade of the third rotor and a second end resulting from the rolling contact between the third rotor and the fourth rotor. The apparatus of claim 1.
前記第1の軸および前記第3の軸は一致しており、前記第2の軸および前記第4の軸は一致していることを特徴とする、請求項11に記載の装置。   The apparatus of claim 11, wherein the first axis and the third axis are coincident, and the second axis and the fourth axis are coincident. 前記第1ローターおよび前記第2ローターは、前記第1ローター間室を収縮させながら、同時に第2ローター間室を膨張させるように構成されており、
前記第2ローター間室は、前記ブレードによって画定されている第1端部と、前記第1ローターおよび前記第2ローター間の前記転がり接触から生じる第2端部とをさらに含み、
前記第3ローターおよび前記第4ローターは、前記第3ローター間室を収縮させながら、同時に第4ローター間室を膨張させるように構成されており、
前記第4ローター間室は、前記第3ローターのブレードによって画定されている第1端部と、前記第3および第4のローター間の前記転がり接触から生じる第2端部とをさらに含むことを特徴とする、請求項11に記載の装置。
The first rotor and the second rotor are configured to expand the second rotor chamber at the same time while contracting the first rotor chamber,
The second rotor chamber further includes a first end defined by the blade and a second end resulting from the rolling contact between the first rotor and the second rotor;
The third rotor and the fourth rotor are configured to simultaneously expand the fourth rotor chamber while contracting the third rotor chamber,
The fourth inter-rotor chamber further includes a first end defined by blades of the third rotor and a second end resulting from the rolling contact between the third and fourth rotors. Device according to claim 11, characterized.
前記第1ローターおよび前記第2ローターは圧縮ガスを出力するように構成されており、前記第3ローターおよび前記第4ローターは圧縮ガスを受け取るように構成されていることを特徴とする、請求項13に記載の装置。   The first rotor and the second rotor are configured to output compressed gas, and the third rotor and the fourth rotor are configured to receive compressed gas. 13. The apparatus according to 13. 前記第1ローターおよび前記第2ローターは、2回連続の第1/第2ローター回転サイクルで吸気/圧縮サイクルを行うように構成されており、
前記第1ローター間室は前記2回の第1/第2ローター回転サイクルの第1回目の間、圧縮室であり、前記第2ローター間室は前記2回の第1/第2ローター回転サイクルの前記第1回目の間、吸気室であり、
前記第2ローター間室は、前記2回の第1/第2ローター回転サイクルの第2回目の間、圧縮室であり、
前記2回の第1/第2ローター回転サイクルの前記第2回目の間に、第5ローター間室が形成されて、吸気室として作用することを特徴とする、請求項13に記載の装置。
The first rotor and the second rotor are configured to perform an intake / compression cycle in two consecutive first / second rotor rotation cycles;
The first rotor chamber is a compression chamber during the first of the two first / second rotor rotation cycles, and the second rotor chamber is the two first / second rotor rotation cycles. During the first time of the intake chamber,
The second rotor chamber is a compression chamber during the second of the two first / second rotor rotation cycles,
14. The apparatus according to claim 13, wherein a fifth inter-rotor chamber is formed during the second round of the two first / second rotor rotation cycles to act as an intake chamber.
前記第3ローターおよび前記第4ローターは、2回連続の第3/第4ローター回転サイクルで膨張/排気サイクルを行うように構成されており、
前記第4ローター間室は前記2回の第3/第4ローター回転サイクルの第1回目の間、膨張室であり、前記第3ローター間室は前記2回の第3/第4ローター回転サイクルの前記第1回目の間、排気室であり、
前記第3ローター間室は、前記2回の第3/第4ローター回転サイクルの第2回目の間、排気室であり、
前記2回の第3/第4ローター回転サイクルの前記第2回目の間に第6ローター間室が形成されて、膨張室として作用することを特徴とする、請求項15に記載の装置。
The third rotor and the fourth rotor are configured to perform an expansion / exhaust cycle in a third / fourth rotor rotation cycle that is continuous twice;
The fourth rotor chamber is an expansion chamber during the first of the two third / fourth rotor rotation cycles, and the third rotor chamber is the two third / fourth rotor rotation cycles. During the first time of the exhaust chamber,
The third inter-rotor chamber is an exhaust chamber during the second of the second third / fourth rotor rotation cycle,
The apparatus according to claim 15, wherein a sixth inter-rotor chamber is formed during the second round of the second third / fourth rotor rotation cycle to act as an expansion chamber.
前記圧縮室からの圧縮ガスは前記膨張室で膨張されることを特徴とする、請求項16に記載の装置。   The apparatus according to claim 16, wherein compressed gas from the compression chamber is expanded in the expansion chamber. 前記ローターの回転の結果として回転するように構成されている電動発電機ステーターと、電動発電機電機子とをさらに備える、請求項11に記載の装置。   The apparatus of claim 11, further comprising a motor generator stator configured to rotate as a result of rotation of the rotor and a motor generator armature. 前記第1ローターおよび前記第2ローターのいずれもシャフトに取り付けられていないことを特徴とする、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein neither the first rotor nor the second rotor is attached to a shaft. 前記第1および第2のローターと前記第3および第4のローターとの間に設けられている移送流路と、
圧縮空気および燃料混合気を点火するように配置されている点火源と、
をさらに備える、請求項16に記載の装置。
A transfer flow path provided between the first and second rotors and the third and fourth rotors;
An ignition source arranged to ignite the compressed air and fuel mixture;
The apparatus of claim 16, further comprising:
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