KR101535693B1 - 로터리 유체 변위 어셈블리 - Google Patents

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그레고리 티. 켐프
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토라드 엔지니어링, 엘엘씨
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Abstract

내측 벽면을 갖는 내부 공동을 정의하고, 상기 내측 벽면을 양분하는 하우징 평면을 가로지르는 방향으로 연장되는 하우징 종축을 갖는 하우징; 주위 표면을 가지며 상기 하우징의 상기 내부 공동 내에 위치하고, 상기 하우징 종축에 대해 편심된 로터 회전축에 대해 회전하도록 이루어진 로터; 및 말단 단부를 가지고, 상기 로터에 미끄럼 운동 가능하게 장착되어, 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제1거리만큼 떨어져 있는 제1위치와 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제2거리만큼 떨어져 있는 제2위치의 근처에서 또한 상기 제1위치와 상기 제2위치 사이에서 축방향으로 이동가능하고, 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전함에 따라 상기 말단 단부는 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 근접하게 이격되는 게이트; 를 포함하는 로터리 유체 변위 어셈블리가 개시되어 있다.

Description

로터리 유체 변위 어셈블리 {A ROTARY FLUID-DISPLACEMENT ASSEMBLY}
본 발명은 로터리 유체 변위 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 게이트의 말단 단부가 하우징의 중앙 종축으로부터 실질적으로 일정한 거리에서 유지되도록 그 내에 상기 하우징을 장착하고 편심 캠에 대해 상대적으로 이동할 수 있도록 되어 있는 게이트를 갖는 로터리 유체 변위 어셈블리에 관한 것이다.
본 출원은 2007년 9월 26일자로 출원되고, 전체적으로 본원에 참조되어 있는 미합중국 가출원 제60/995,319호에 대한 우선권을 주장한다.
일정한 제한된 용도를 위하여 다양한 베인 타입 유체 변위 장치들이 제안되어 왔다. 이러한 제안된 장치들은 주로 펌프들, 압축기들, 유체 구동 모터들, 및 d유량계들로 구성된다. 상술한 베인 타입 장치들은 일반적으로 만족스럽게 동작하며, 특정 액체 용도로 용인되어 왔다. 종래의 베인 타입 장치들에서의 일반적인 난이점들은: 전통적으로 그 용도를 보통 정도의 동력 수준들로 제한해온 마찰 감소 장치들에 사용되는 경우의 부적절성; 큰 마찰을 야기하는 큰 고정면 대 이동면 접촉 면적; 크랭크 샤프트에 적용되는 굽힘력들을 견디디 못하는 점; 개별적인 체크 밸브들 등에 대해 의존하는 점; 및 각 개별 챔버로부터의 동시적인 왕복 유동을 수용하지 못하는 점;을 포함한다.
종래에, 베인 또는 게이트 압축기는 일반적으로 캠 링, 상기 캠 링 내에 회전 가능하게 수용되는 로터, 상기 로터가 고정되는 구동 샤프트, 상기 캠 링의 전방 단부면에 고정되는 전방 블록, 상기 캠 링의 후방 단부면에 고정되는 후방 블록, 상기 전방 블록의 전방 단부면에 고정되는 전방 헤드, 상기 후방 블록의 후방 단부면에 고정되는 후방 헤드, 원주상의 균일한 간격으로 상기 로터의 외측 주위면에 형성되는 복수의 축방향 베인 슬릿들, 및 각각 상기 축방향 베인 슬릿들에 반경 방향으로 미끄럼 가능하게 맞춤되는 복수의 베인들을 구비한다. 상기 로터를 회전시키기 위한 상기 구동 샤프트는 각각 전방 및 후방 블록들에 배열되는 반경 방향 베어링들에 의해 회전 가능하게 지지되는 그 반대 단부들을 가진다. 일반적으로, 상기 전방 헤드의 내측 벽, 상기 전방 블록의 전방 단부면, 및 상기 캠 링의 전방 단부면에 의해 배출 챔버가 정의되며, 압축기 챔버들로부터 전달된 액체 또는 기체가 그 내로 유동한다.
종래 로터리 압축기의 다른 예에서, 압축기 메커니즘은 구동 모터에 의해 구동되도록 되어 있으며 각각 주 베어링 및 부 베어링에 의해 회전 가능하게 수용되는 그 상부 및 하부 단부들을 갖는 샤프트를 포함한다. 상기 샤프트의 중간 부분은 실링된 용기 내에서 제 위치에 고정되는 실린더를 통하여 연장된다. 편심부는 함께 회전되기 위해 상기 실린더 내에 위치하는 상기 샤프트의 일부에 장착된다. 더욱이, 링 형상 롤러가 상기 실린더의 내측 벽면과 상기 크랭크의 외측 주위면 사이에서 작동적으로 위치하여, 상기 샤프트가 회전 가능하게 구동되는 동안, 유성 운동을 겪는다.
일례에서, 상기 실린더는 그 반경 방향으로 연장되도록 그 내에서 정의되는 반경 방향 그루브를 가질 것이며, 미끄럼 운동 가능한 반경 방향 베인은 상기 링 형상 롤러를 향하는 또는 그로부터 멀어지는 방향으로 상기 반경 방향 그루브 내에서 이동할 수 있도록 상기 반경 방향 그루브 내에 수용된다. 상기 실린더의 체적을 체적 변경가능한 방식으로 분할함으로써 흡입 및 압축 챔버들이 상기 샤프트의 회전 방향에 대해 상기 미끄럼 운동 가능한 베인의 리딩 및 트레일링 측방들에서 정의되도록, 이 미끄럼 운동 가능한 베인은 정상적으로 그 반경 방향 내측 단부가 상기 링 형상 롤러의 외측 주위면과 미끄럼 접촉을 유지하는 상태로 일 방향으로 가압 스프링(biasing spring)에 의해 가압된다.
이 예에서, 액체 또는 기체가 상기 크랭크의 편심 회전의 결과인 상기 링 형상 롤러의 유성 운동 동안에 배출 포트를 통하여 배출되기 전에 상기 흡입 포트를 통하여 상기 흡입 챔버 내로 흡입되고 압축된다. 상기 실린더의 내측 벽면과 상기 미끄럼 운동 가능한 반경 방향 베인의 반경 방향 내측 단부에 상대적으로 상기 링 형상 롤러가 미끄럼 운동하는 것과 상기 반경 방향 그루브 내에서 상기 반경 방향 베인이 미끄럼 운동하는 것을 용이하게 하기 위하여, 일정량의 윤활유가 그 저부에서 상기 실링된 용기 내에 수용된다. 일례에서, 상기 윤활유는 상기 압축기 메커니즘 내의 다양한 미끄럼 요소들에 오일을 공급하기 위하여 상기 샤프트의 하단에 장착되는 오일 펌프에 의해 빨려 올려진다.
이러한 종래의 압축기 메커니즘에 사용되는 다양한 미끄럼 요소들 중에서, 상기 미끄럼 운동 가능한 반경 방향 베인은 마모시에 유해한 문제를 야기한다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 상기 미끄럼 운동 가능한 반경 방향 베인은 상기 링 형상 롤러에 뿐만 아니라 상기 실린더 내의 상기 반경 방향 그루브를 정의하는 측면들에 마찰적으로 결합된다. 특히, 가압 스프링의 가압력과 상기 미끄럼 가능한 반경 방향 베인의 트레일링 면에 작용하는 배압에 의해, 상기 미끄럼 운동 가능한 반경 방향 베인의 반경 방향 내측 단부는 상기 링 형상 롤러와 마찰 결합 상태를 일정하게 유지하며, 또한, 상기 미끄럼 운동 가능한 반경 방향 베인의 반대 측면들은 상기 흡입 및 압축 챔버들 사이의 압력 차이의 효과에 의해 상기 반경 방향 그루브를 정의하는 해당 측면들과 교번하여 마찰 결합을 유지한다. 예를 들어, 상기 샤프트와 그 베어링 메커니즘과 같은 다른 미끄럼 요소들과 달리, 상기 미끄럼 운동 가능한 반경 방향 베인은 상기 오일 펌프에 의해 직접 공급되는 윤활유에 의해 윤활 되지 않고, 일반적으로 압축되는 상기 액체 또는 기체에 포함된 오일 성분 및/또는 롤러 단부들로부터 누출되는 오일에 의해 일반적으로 윤활된다. 압축되어 상기 롤러 단부들로부터 누출되는 유체로부터 이용가능한 오일의 양은 정상적으로는 상기 미끄럼 운동 가능한 반경 방향 베인 및 그 주변 부품들을 만족스럽게 윤활 하는 데는 충분하지 않다. 또한, 상기 압축시에 유체의 온도가 올라가는 점을 고려할 때, 압축되는 유체와 접촉하는 상기 미끄럼 운동 가능한 반경 방향 베인은 가열되어 마찰 마모가 가속화되기 쉽다.
이러한 종래의 베인 펌프들에 있어서, 상기 펌프의 속도가 증가함에 따라, 베인(들)에 작용하는 구심력이 구속되는 하우징의 내측면에 대항하여 심하게 베인 펌프들을 가압하며, 이는 유익하게 단단한 실링력을 제공할 뿐 아니라 유해하게 상기 베인의 말단 단부와 상기 하우징의 내측면 사이에 큰 마찰력들이 생성되도록 한다. 당업자라면 이해할 수 있듯이, 이는 압축기의 작동 효율을 감소시킬 뿐만 아니라 마찰 마모를 증가시킨다.
미합중국 특허 제3,821,899호는 석유 또는 기타 유체 제품들에 사용되는 베인 타입 계기(meter)를 교시한다. 그 구조는: 유입 포트와 유출 포트를 갖는 하우징; 회전하는 내부 디스크; 상기 회전하는 디스크에 대해 고정되고 편심된 위치에서 상기 회전하는 디스크에 대해 보유되는 내부 샤프트; 상기 내부 샤프트에 대해 상기 하우징 내에서 회전하는 4개의 반경 방향으로 연장되는 연결식 베인들(articulated vanes); 및 상기 회전하는 디스크의 일측의 외주로부터 수직으로 연장되는 4개의 밸브 동작 구조들;을 포함한다. 상기 각 베인은, 실질적으로 편평한 본체; 사기 본체의 일단으로부터 연장되며 상기 내부 샤프트 주위에 회전 가능하게 위치하는 단일의 닫힌 링; 및 상기 본체의 반대 단부를 따라서 연장되는 세장형의 개방된 C 형상 그루브;로 이루어지는 내측 베인 요소를 구비한다. 각 연결식 베인은 또한, 실질적으로 편평한 본체; 상기 본체의 일단을 따라서 형성되고 상기 내측 부재에 형성되는 C 형상 그루브에 선회 가능하게 보유되는 세장형의 펜틸 구조(pentil structure); 및 상기 본체의 타단을 따라서 형성되는 제2의 세장형 펜틸 구조;로 이루어지는 외측 베인 요소를 구비한다. 상기 제2의 펜틸 구조는 상기 밸브 동작 구조들 중의 하나에 선회 가능하게 보유된다.
미합중국 특허 제3,821,899호의 계기를 통한 유체 유동은 상기 디스크, 밸브 동작 포트들, 연결식 베인들이 상기 계기 하우징 내에서 회전하도록 한다. 이들이 회전시에, 상기 베인들은 체적이 변화하고 그를 통하여 알려진 양의 액체가 상기 장치의 유입구로부터 유출구로 전달되는 컴파트먼트들을 형성한다. 따라서, 상기 장치의 회전 속도는 유속을 직접적으로 지시한다.
미합중국 특허 제2,139,856호는 일정 형상을 갖는 외측 표면들을 갖는 연결식 베인들을 채용하는 펌프 또는 유체 구동 엔진을 개시하고 있다. 상기 베인들은 체적이 연속적으로 변하는 유체 챔버들을 형성한다. 일 실시예에서, 미합중국 특허 제2,139,856호의 장치는, 하우징; 상기 하우징 내의 고정된 위치에 보유되는 원통형 케이싱; 각각 크랭크 핀에 선회 가능하게 연결되는 내측 단부와 상기 케이싱에 선회 가능하게 연결되는 외측 단부를 갖는 8개의 연결식의 2-파트 베인들(two-part vanes); 상기 변위 챔버의 측벽을 통하여 제공되는 8개의 유동 포트들; 상기 케이싱과 상기 하우징 사이에 제공되는 유동 챔버; 및 상기 베인들의 상기 외측 단부들 사이에서 상기 케이싱에 제공되는 8개의 유동 포트들과 연관된 체크 밸브들;을 포함한다.
미합중국 특허 제2,139,856호의 장치의 제2실시예에서는, 크랭크 핀이 상기 케이싱 내의 고정된 편심 위치에 보유되고 상기 케이싱은 상기 하우징 내에서 회전한다. 상기 케이싱이 상기 편심적으로 위치하는 크랭크 핀에 대해 회전할 때, 상기 연결식 베인들에 의해 형성되는 상기 컴파트먼트들은 연속적으로 상기 변위 챔버의 상기 편평한 측벽들 중의 하나를 통하여 형성되는 유입 포트들로부터 유체를 당긴 후 상기 하우징의 하나 또는 그 이상의 고정된 포트들을 통하여 상기 유체를 배출한다. 상기 각 연결식 베인들은 그 내측 단부에 형성되는 하나 또는 2개의 닫힌 링들을 가진다. 이러한 내측의 닫힌 링들은 상기 크랭크 핀 주위에서 회전 가능하게 위치한다.
상술한 바와 같이, 미합중국 특허 제2,139,856호 및 제3,821,899호에서 제안된 것들과 같은 장치들은 몇몇 단점들을 가지고 있다. 첫째, 상기 장치들은 상기 운동하는 연결식 베인 어셈블리들 내에서 발생되는 마찰력들 감소시킬 적절한 수단을 가지고 있지 않다. 또한, 상기 장치들의 비용 및 복잡성은 완전히 별개의 유체 흡입 및 배출 밸브 시스템들 및/또는 포트 구조들의 사용이 요구됨에 따라 현저히 증가한다. 더욱이, 상기 장치들은 인접한 연결식 베인 쌍들 사이에서의 왕복 유동 체제를 생성하고, 접근하며, 활용할 수단을 제공하지 않는다. 또한, 상기 장치들은 특정의 원하는 유동 패턴들을 얻기 위하여 상기 베인들과 상기 변위 챔버들을 선택적으로 구성할 수단을 개시하지 않는다. 또한, 이러한 설계들은 부품들 사이의 마찰을 감소시킬 수단을 갖는 크고 현저한 금속 대 금속 미끄럼 접촉 영역들을 갖고 있지 않다.
따라서, 그 연결식 로터리 어셈블리들 내에서 마찰력을 감소시키는 로터리 유체 변위 어셈블리가 요구된다. 또한, 상기 유체 변위 어셈블리는 조립되고, 작동되고, 비용이 효과적으로 유지되는 것이어야 한다. 더욱이, 상기 유체 변위 어셈블리는 동작 중에 소음과 진동을 덜 발생시키는 보다 효율적인 것이어야 한다.
다양한 측면에 있어서, 주어진 에너지 입력에 대해서 액체나 기체와 같은 유체를 보다 효율적으로 압축하고, 보다 가벼운 구조와 전체 사이즈의 평방 인치당 출력이 개선된 로터리 유체 변위 어셈블리가 제공된다. 다양한 측면들에 있어서, 상기 로터리 유체 변위 어셈블리는 고정된 사이클 단계에 의존하지 않으며, 편심 샤프트들이 마찰과 문제를 일으키는 압축 챔버 형상들을 유발하고, 그 동작적인 목표를 달성하기 위하여 재료 과학에서의 현재의 기술 상태에 부담을 주지 않는다. 다양한 실시예에서, 상기 유체 변위 어셈블리는 압력을 받는 기체 유동용 압축기로서, 또는 진공 펌프로서, 또는 냉동 어셈블리의 일부로서, 또는 유체 동력 어셈블리의 일부로서, 또는 스팀과 같은 고압 기체용의 팽창기로서, 또는 유량계로서, 또는 내연기관으로서 동작하도록 구성된 엔진 어셈블리의 일부로서 사용될 수 있도록 고안되었다. 당업자는 내연기관의 후자 예시에서, 당업자는 어떻게 잘 그러한 엔진이 공기를 가져오고, 압축하고, 팽창력을 확보하고, 연소된 기체를 배기하는지를 이해할 것이며, 이 모든 것은 엔진의 상대 성능 및 효율을 결정한다. 다른 측면에 있어서, 상기 로터리 유체 변위 어셈블리는 작은 패키지 내에서 고압축비를 달성하기 위한 수단으로서 터빈 엔진의 압축기 스테이지로서 사용될 수 있다. 다른 측면들에 있어서, 상기 로터리 유체 변위 어셈블리는 상대적으로 낮은 압력에서 높은 체적의 공기를 공급하기 위하여 연료 셀 패키지로의 공기 이송 압축기로서 사용될 수 있다. 일부 측면들에서, 상기 로터리 유체 변위 어셈블리는 내연기관용의 슈퍼차져로서 구성될 수 있다. 또 다른 측면에 있어서, 상기 로터리 유체 변위 어셈블리는 알려진 열역학적 동작을 위한 바터밍 사이클(bottoming cycle)에 적용되어 낭비열 회수 장치로서 사용될 수 있다.
본원에서 다양한 측면들에 따라 기술되는 로터리 유체 변위 어셈블리는 종래의 압축기 응력 모두를 최소화하여 더 적은 구조 요건들을 갖는 더 가벼운 재료로 만들어질 수 있는 순수한 회전 장치를 제공한다. 일 바람직한 실시예에서, 상기 유체 변위 어셈블리는 흡입 유체가 하나의 고체 요소와 다른 고체 요소 사이의 상대 운동에 의해 형성되는 팽창 공간 내로 들어가도록 구성될 수 있다. 본 측면에 있어서, 양 요소들은 상기 요소들 중 적어도 하나가 상기 요소의 운동에 동심적으로 배치되는 다수의 내측 표면들에 대해 병진 운동하며, 상기 내측 표면들은 체적을 정의하는 내측 표면들에 대해 또한 상기 운동하는 요소가 전형적으로 상기 제1운동 요소에 대해 동심원적인 성질을 갖는 선택된 방식으로 고정되거나 운동할 수 있는 다른 요소에 대해 병진 운동함에 따라 상기 정의된 챔버 내에서 실질적인 진공 또는 실질적인 압력이 형성되도록 실링 요소들을 상기 운동 요소가 통과하는 통로를 제공하거나 실링 요소들로 실링된다. 상기 장치 동작의 흡입 단계 동안에 제공되는 상기 작동 챔버에 유체적으로 연결된 포트들을 제공함으로써, (액체, 공기와 같은 기체 또는 3상 재료와 같은) 유체가 원하는 대로 상기 작동 챔버 내로 들어갈 수 있다.
다른 측면에 있어서, 상기 로터리 유체 변위 어셈블리의 상기 흡입 트랙트는 난류 손실을 감소시키고 체적 효율을 증대시키는 흡입 챔버 충전(filling) 동안에 낮은 난류성질을 갖도록 구성될 수 있다.
예시적인 기능적인 로터리 유체 변위 어셈블리를 형성하기 위하여, 상기 어셈블리의 일부 측면들에 있어서, 상기 정의된 체적 내에 위치하고 상술한 상기 내측 표면들에 의해 둘러싸인 상기 반대되는 요소들은 서로 상대적으로 이동할 수 있으며, 액체 또는 기체가 상기 정의된 체적 내로 들어가는 것이 가능하고 일부 지점에서 상기 포트가 닫히고 액체 또는 기체가 상기 정의된 공간 내에 포함된 체적을 감소시키는 방식으로 서로를 향하여 상기 반대되는 요소들이 이동하도록 포트가 개방될 수 있다. 체적의 감소는 상기 정의된 공간 내에서의 압력을 증가시키고, 선택된 지점에서, 포트(추가적인 포트 또는 동일한 포트)가 개방되는 것이 허용될 수 있고, 상기 가압된 액체 또는 기체는 상기 정의된 체적을 빠져나가는 것이 허용되고 다른 선택된 용도로 쓰인다.
다른 측면들에 있어서, 상기 로터리 유체 변위 어셈블리의 회전 요소들은 보조 펌프가 필요 없이 상기 장치 내에서 오일 및/또는 냉각제를 펌핑하는데 사용될 수 있으며, 이는 전반적인 기계설계를 단순화시킨다. 다른 측면에서, 상기 로터리 유체 변위 어셈블리는 편심 샤프트의 사용을 필요로 하지 않을 수도 있으며, 따라서 낮은 마찰 손실을 가지고 상기 샤프트를 회전시키는데 필요한 에너지를 압축 기체/액체로 보다 직접 변환할 수 있다.
본 발명의 다른 이점들은 하기의 상세한 설명에서 일부 기술될 것이며, 일부는 상세한 설명으로부터 자명하고 본원의 다양한 측면들에 따라 기재된 조립체의 숙련자에 의해 알 수 있다. 본 조립체의 이점들은 첨부된 청구항들에서 특히 지시되는 상기 요소들 및 조합들에 의해 실현되고 달성될 수 있다. 상술한 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명은 청구항에서 청구된 바와 같이 모두 단지 예시적이며 설명을 위한 것이고, 본 발명을 한정하지 않는다.
본 명세서와 결합되어 그 일부를 구성하는 첨부된 도면들은 어셈블리의 여러 측면을 도시하고, 그 기재사항과 함께 본 발명의 다양한 원리들을 잘 설명하고 있다.
도 1은 하우징 내에서 시계방향으로 회전하는 로터, 상기 로터의 일부들에 장착되는 제1엔드 플레이트와 제2엔드 플레이트, 및 상기 로터에 대해 이동 가능한 게이트의 말단 단부를 보여주는, 로터리 유체 변위 어셈블리의 일부의 예시적인 개략 사시도이다.
도 2는 회전의 결과로서 형성되는 압축 및 흡입 챔버들을 보여주고, 상기 로터에 대해 이동가능하며 편심 캠에 대해 이동 가능한 상기 게이트를 보여주는, 상기 하우징 내에서의 상기 로터의 시계방향 회전의 예시적인 개략 단면도이다.
도 3은 도 1의 상기 로터리 유체 변위 어셈블리의 하우징 내에서의 상기 로터, 상기 게이트, 및 상기 편심 캠의 상대적 위치를 보여주는, 예시적인 개략 단면도 및 예시적인 부분 정면도이다.
도 4A는, 좌측에서 우측으로, 하우징 샤프트 시일, 하우징 전방 커버, 하우징 전방 스페이서, 하우징 주베어링, 제1엔드 플레이트, 로터 전방 베어링, 로터, 게이트, 한 쌍의 전방 하우징 시일들, TDC 어셈블리, 하우징, 한 쌍의 후방 하우징 시일들, 편심 캠, 편심 샤프트, 로터 후방 베어링, 제2엔드 플레이트, 하우징 후방 스페이서, 및 하우징 후방 커버를 보여주는, 로터리 유체 변위 어셈블리의 일 실시예의 분해 사시도이다.
도 4B는 도 4A의 로터리 유체 변위 어셈블리의 일부가 조립된 상태의 사시도이다.
도 5는, 좌측에서 우측으로, 하우징 샤프트 시일, 하우징 전방 커버, 하우징 주베어링, 하우징 전방 스페이서, TDC 어셈블리, 한 쌍의 전방 하우징 시일들, 하우징, 플레이트 밸브 어셈블리, 한 쌍의 후방 하우징 시일들, 편심 캠, 편심 샤프트, 하우징 후방 스페이서, 하우징 시일 리테이너, 하우징 흡입 시일, 및 하우징 후방 커버를 보여주는, 도 4A의 로터리 유체 변위 어셈블리의 하우징 어셈블리의 측방 분해도이다.
도 6은 도 5의 로터리 유체 변위 어셈블리의 하우징 전방 커버의 단면도이다.
도 7은 도 4A의 로터리 유체 변위 어셈블리의 하우징 후방 커버의 사시도이다.
도 8은 도 4A의 로터리 유체 변위 어셈블리의 예시적인 하우징 전방 또는 후방 스페이서의 사시도이다.
도 9는, 좌측으로부터 우측으로, 제1엔드 플레이트, 로터 전방 베어링, 로터, 로터 후방 베어링, 및 제2엔드 플레이트를 보여주는, 도 4A의 로터리 유체 변위 어셈블리의 로터 어셈블리의 일 실시예의 측방 분해도이다.
도 10은 시일들의 작동적 수용을 위해 상기 하우징 전방 표면의 일부에 형성되는 슬롯들을 보여주는, 도 5의 로터리 유체 변위 어셈블리의 하우징의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 11은 상기 편심 캠에 대해 이동 가능하고 상기 로터의 외측 표면에 대해 상대적으로 이동 가능한 게이트를 보여주는, 로터리 유체 변위 어셈블리의 하우징 어셈블리 내에 작동적으로 장착되는 로터의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 12는, 좌측으로부터 우측으로, 하우징 전방 커버, 제1엔드 플레이트, 로터, 게이트, 하우징, 편심 샤프트에 장착되는 편심 캠, 제2엔드 플레이트, 및 하우징 후방 커버를 보여주는, 로터리 유체 변위 어셈블리의 일 실시예의 개략적인 분해 사시도이다.
도 13은 편심 샤프트의 일 실시예의 사시도이다.
도 14는 상기 게이트의 상부 및 하부 편심 플레이트들의 일부들과 선택적으로 접촉하는 편심 캠의 일부(들)를 보여주는, 편심 샤프트에 장착되는 편심 캠에 상대적으로 회전하도록 장착된 게이트의 일부의 개략 사시도이다.
도 15A는 제1엔드 플레이트의 사시도이다.
도 15B는 상기 TDC 어셈블리의 일부와 작동적으로 결합하도록 되어 있는 상기 제1엔드 플레이트의 에지 또는 프로파일의 상승된 부분을 보여주는, 도 15A의 제1엔드 플레이트의 에지의 일부의 부분 정면도이다.
도 15C는 도 15A의 제1엔드 플레이트의 단면도이다.
도 16A는 게이트의 적어도 일부의 작동적 수용을 위해 구성된 보어를 보여주는, 로터의 일 실시예의 사시도이다.
도 16B는 도 16A의 로터의 정면도이다.
도 17은 로터리 유체 변위 어셈블리의 게이트의 게이트 상부 편심 플레이트 및 게이트 하부 편심 플레이트의 각 기하형상의 일 실시예의 개략도이다.
도 18A는 게이트, 게이트 상부 편심 플레이트, 게이트 하부 편심 플레이트, 적어도 하나의 게이트 압축 또는 피스톤 시일, 한 쌍의 게이트 측방 시일들, 게이트 정점 시일, 한 쌍의 게이트 시일 액츄에이터들, 및 게이트 액츄에이터 스프링을 보여주는, 로터리 유체 변위 어셈블리의 상기 게이트 어셈블리의 일 실시예의 측방 분해도이다.
도 18B는 상기 한 쌍의 게이트 시일 액츄에이터들 사이에 장착된 상기 게이트 액츄에이터 스프링을 보여주는, 상기 게이트의 말단 단부의 개략적인 단면도이다.
도 19는 도 18A의 게이트의 단면도이다.
도 20은 게이트 시일 액츄에이터의 사시도이다.
도 21A는 상기 하우징 내에 부분적으로 장착된 TDC 어셈블리를 보여주는, 로터리 유체 변위 어셈블리의 하우징의 사시도이다.
도 21B는 상기 하우징 내에 장착되어 그 일부를 형성하는 TDC 어셈블리의 일부는 사시도이고 일부는 투명한 도면이다.
도 22A는 TDC 어셈블리의 일 실시예의 일부가 투명한 분해 사시도이다.
도 22B는 도 22A의 TDC 어셈블리의 일부가 투명한 분해 사시도이다.
도 23은 도 22A의 TDC 어셈블리의 TDC 풀 로드의 사시도이다.
도 24는 도 22A의 TDC 어셈블리의 TDC 표면 시일의 사시도이다.
도 25A는 로터리 유체 변위 어셈블리의 상기 제2엔드 플레이트의 사시도이다.
도 25B는 로터리 유체 변위 어셈블리의 상기 제2엔드 플레이트의 측방도이다.
도 26은 상기 플레이트 밸브 어셈블리의 분해 사시도를 포함하는, 플레이트 밸브 어셈블리의 일 실시예의 다수의 도면이다.
도 27은 도 26의 상기 플레이트 밸브 어셈블리의 단면도이다.
도 28은 로터리 유체 변위 어셈블리의 원하는 부분을 윤활하기 위한 예시적인 윤활 수단을 보여주는 로터리 유체 변위 어셈블리의 일 실시예의 일부 단면도이다.
도 29는 유체 변위 어셈블리의 일 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 30A는 상기 로터, 상기 게이트, 상기 제2엔드 플레이트의 각 부분에서의 다수의 예시적인 유입 포트들을 보여주는, 제2엔드 플레이트에 장착되는 로터의 일 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 30B는 도 30A의 후방도이다.
도 31은 상기 로터에 대한 상기 게이트의 축방향 이동을 위하여 상기 편심 캠에 작동적으로 결합되는 커넥팅 로드 어셈블리를 보여주는, 로터리 유체 변위 어셈블리의 일 실시예의 개략적인 일부 사시도이다.
도 32A는 도 31의 게이트와 커넥팅 로드 어셈블리의 개략적인 측방도이다.
도 32B는 도 31의 게이트와 커넥팅 로드 어셈블리의 개략적인 저부 사시도이다.
도 33A는 상기 로터에 대한 상기 게이트의 축방향 이동을 위하여 캠 상에서 작동적으로 유지되는 캠 팔로어를 보여주고, 상기 하우징의 예시적인 비원형 내부 공동을 보여주는, 로터리 유체 변위 어셈블리의 일 실시예의 개략적인 부분 사시도이다.
도 33B는 상기 로터에 장착되고 상기 로터에 대해 축방향으로 상기 게이트를 가압하도록 되어 있는 스프링을 보여주는, 도 33A의 로터리 유체 변위 어셈블리의 일부가 투명한 개략도이다.
도 34는 상기 게이트의 근접 단부에 대해 위치하는 스프링을 보여주는, 상기 게이트의 상기 캠 상에서 작동적으로 유지되는 33A에 도시된 게이트의 캠 팔로어 어셈블리의 사시도이다.
도 35A는 로터리 유체 변위 어셈블리의 로터 내에 장착되며 그에 상대적으로 이동 가능한 이중 단부 게이트를 보여주는, 상기 로터리 유체 변위 어셈블리의 일 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 35B는 상기 이중 단부 게이트에 형성되는 유입 포트들을 보여주는 도 35A의 로터리 유체 변위 어셈블리의 단면도이다.
도 36은 편심 캠과 작동적으로 상호작용하는 도 35A의 상기 이중 단부 게이트의 개략적인 사시도이다.
도 37은 로터리 유체 변위 어셈블리의 로터에 장착되며 그에 상대적으로 이동 가능한 더블 게이트 어셈블리를 보여주는, 상기 로터리 유체 변위 어셈블리의 일 실시예의 개략적인 정면도이다.
도 38은 도 37의 더블 게이트 어셈블리의 개략적인 사시도이다.
도 39는 상기 로터리 유체 변위 어셈블리의 로터에 장착되고 그에 상대적으로 이동 가능한 쿼드 게이트 어셈블리를 보여주는, 상기 로터리 압축기의 일 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 40은 편심 캠과 작동적으로 상호작용하는 도 39의 상기 쿼드 게이트 어셈블리의 개략적인 사시도이다.
도 41은 흡기 밸브를 구비하고/구비하지 않고 다양한 RPM으로 동작하는 예시적인 로터리 압축기의 용적효율을 도시하는 그래프이다.
도 42는 1200RPM으로 동작하는 예시적인 로터리 압축기의 데드헤드 압력을 도시하는 그래프이다.
본 발명은 하기의 상세한 설명 및 도면들, 그리고 상기 도면들의 상술한/하기의 기술을 참조하여 보다 용이하게 이해될 것이다. 본 장치들, 시스템들, 및/또는 방법들이 개시되고 기술되기 전에, 본 발명은, 변경될 수 있는 바와 같이, 다르게 특정되지 않은 한, 개시된 특정 장치들, 시스템들, 및/또는 방법들에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 또한, 본원에서 사용되는 용어는 특정 측면(aspect)을 기술하기 위한 목적을 가질 뿐이며 한정하기 위한 것이 아님을 이해하여야 한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 단수 형태들인 "하나의(a,an)" 및 "상기(the)"는 문맥에서 명백히 다르게 언급하지 않는 한 복수의 대상들을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "(하나의) 게이트"는 문맥에서 다르게 언급하지 않는 한 2개 또는 그 이상의 게이트들을 포함할 수 있다.
본원에서 범위들은 "대략(about)" 하나의 특정 수치로부터 다른 특정 수치로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 실시예는 상기 하나의 특정 수치로부터 및/또는 상기 다른 특정 수치까지 포함할 수 있다. 유사하게, "대략"이라는 말의 쓰임에 의해 수치들이 대략적으로 표현될 때에는, 상기 특정 수치는 다른 실시예를 형성함을 이해하여야 한다. 상기 각각의 범위들의 끝점(endpoint)은 다른 끝점과 관련하여 뿐 아니라 상기 다른 끝점과 독립적으로 중요하다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "선택적인(optional)" 또는 "선택적으로(optionally)"는 뒤이어 기재되는 이벤트 또는 상황이 일어날 수도 있고 일어나지 않을 수도 있음을 의미하며, 위 기재는 상기 이벤트 또는 상황이 발생하는 경우와 발생하지 않는 경우를 포함한다는 것을 의미한다.
본 발명의 바람직한 측면들이 상세히 참조될 것이며, 그 예들은 첨부된 도면들에 도시되어 있다.
본원에서 다양한 측면들에 따라 기재되는 로터리 유체 변위 어셈블리는 압축기, 펌프, 유동 계기, 팽창기, 및/또는 엔진으로서 기능하도록 고안되었다. 일반적으로, 명확성을 위하여, 로터리 유체 변위 어셈블리는 본원에서 로터리 압축기로서 기재되나, 이는 물론 당업자라면 알 수 있듯이, 유체 변위 어셈블리가 상술한 바와 같은 다양한 응용예에서 기동할 수 있도록 고안되었다. 당업자라면 압축기로부터 유체 변위 어셈블리를 완전히 이해할 수 있으므로, 로터리 유체 변위 어셈블리를 "로터리 압축기"로서 논의하고 오히려 상기 로터리 변위 어셈블리를 압축기로서 기재하는데 있어서 어떠한 한정도 의도되지 않는다. 어떠한 특정 응용에 있어서 작동 유체는 액체 또는 기체일 수 있으며, 상기 장치의 선택된 응용에서 원하는 바와 같이 2상 유동체(two-phase flow regime)를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 하우징, 로터, 및 게이트를 포함하는 로터리 압축기가 제공된다. 예시적인 로터리 압축기가 도 1에 도시되어 있다. 일 측면에서 있어서, 상기 하우징(110)은 내측 벽면을 갖는 내부 공동(internal cavity)을 정의한다. 상기 하우징(110)은 상기 내측 벽면을 양분하는 하우징 평면을 가로질러 연장되는 종축을 또한 가진다. 일 측면에 있어서, 상기 로터(150)는 주위 표면을 가지며, 상기 하우징의 상기 내부 공동 내에 위치할 수 있다. 상기 로터는 로터 회전축에 대해 회전하도록 구성될 수 있다. 특정 측면에 따르면, 상기 로터 회전축(도 3의 축 B)은 도 3에 도시된 바와 같이 하우징 종축(축 A)에 대해 편심되어 있다. 일 측면에 있어서, 상기 게이트(160)는 말단 단부(distal end)를 가지며 상기 로터에 미끄럼 운동 가능하게 장착되도록 구성되어 있다. 상기 게이트는 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제1거리만큼 떨어져 있는 제1위치와 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제2거리만큼 떨어져 있는 제2위치의 근처에서 또한 그 사이에서 축방향으로 이동가능하다. 다른 측면에 따르면, 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전함에 따라 상기 말단 단부는 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 근접하게 이격된다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 로터의 상기 주위 표면의 적어도 일부들, 상기 하우징의 상기 내측 벽면의 일부들, 및 상기 게이트의 상기 말단 단부에 인접한 상기 게이트의 가변 위치들은 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전함에 따라 체적이 변하는 압축 챔버(102)를 정의한다. 상기 로터의 상기 주위 표면의 적어도 일부들, 상기 하우징의 상기 내측 벽면의 일부들, 및 상기 게이트의 상기 말단 단부에 인접한 상기 게이트의 가변 위치들은 또한 도 2에 도시된 바와 같이 흡입 챔버(104)를 정의할 수 있다. 도 2에서 보여지는 바와 같이, (예를 들어, 화살표들 방향으로) 상기 로터가 회전함에 따라, 상기 게이트 뒤에서의 상기 흡입 챔버(104)의 체적이 증가하는 반면, 압축 챔버(102)의 체적은 감소한다.
예시적인 로터리 압축기가 도 4A 및 도 4B에 도시되어 있다. 일 측면에 있어서, 상기 로터리 압축기는 도 5에 도시된 바와 같은 하우징 어셈블리를 포함한다. 특정 측면에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(110)을 포함하는 하우징 어셈블리가 제공된다. 일 측면에 있어서, 상기 하우징 어셈블리는 하우징 전방 커버(113) 및 하우징 후방 커버(114)를 더 포함한다. 상기 하우징 어셈블리는 하우징 샤프트 시일(115), 하우징 주 베어링(116), 하우징 전방 스페이서(117), 하우징 후방 스페이서(118), 하우징 흡입 시일 리테이너(121), 및 하우징 흡입 시일(120) 중의 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
예시적인 하우징 전방 커버(113)가 도 6에 도시되어 있다. 일 측면에 있어서, 상기 하우징 전방 커버는 대략 플레이트와 같은 형상을 가질 수 있으며 전방 표면과 반대측 후방 표면을 가질 수 있다. 상기 하우징 전방 커버는 상기 전방 커버를 통하여 연장되는 보어를 정의할 수 있다. 선택적으로, 상기 보어는 각 부분이 도 6에 도시된 바와 같이 다른 치수들을 가지도록 3개의 부분들에 형성될 수 있다. 상기 하우징 전방 커버의 후방 표면에 인접하게 형성되는 부분과 같은 상기 보어의 적어도 일부분은 상기 하우징 주 베어링을 수용하도록 구성된다. 이해되는 바와 같이, 상기 하우징 주 베어링은 또한 (하기에 보다 상세히 기술되는 바와 같은) 편심 샤프트의 근접 단부(proximal end)를 수용하도록 구성된 보어를 또한 정의할 수 있다. 다른 측면에서, 상기 전방 커버의 상기 전방 표면에 인접하게 형성되는 부분과 같은, 상기 하우징 전방 커버의 상기 보어의 적어도 일부분은 상기 하우징 샤프트 시일을 수용하도록 구성되어 있다.
예시적인 하우징 후방 커버가 도 7에 도시되어 있다. 일 측면에 있어서, 상기 하우징 후방 커버(114)는 편심 샤프트의 말단 단부를 수용하도록 구성되거나 보완적으로 형상을 가지며, 그 내에서 정의되는 적어도 하나의 보어를 가진다. 하기에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 상기 편심 샤프트의 상기 말단 단부는, 상기 편심 샤프트가 회전하지 않도록 로킹할 목적으로, 비원형 단면 형상으로 제한되지 않는 소정의 단면 형상을 가지도록 구성되거나 절개될 수 있다. 다른 측면에서, 적어도 하나의 홀이 (예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같은 상술한 후방 커버 주위에서 반경 방향으로) 상기 하우징 후방 커버에 정의될 수 있다. 하기에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 상기 흡입 통로(intake passageway)는 상기 로터 내의 유입 포트, 상기 게이트, 상기 하우징, 및/또는 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들 중의 하나 또는 모두와 유체 연통될 수 있다. 다른 측면에서, (예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같은) 하우징 흡입 시일 리테이너(121)는 상기 흡입 통로를 실링하기 위하여 상기 흡입 시일(120)과 함께 제공될 수 있다. 선택적으로, 상기 흡입 통로는 상기 로터리 압축기의 상기 흡입 챔버 내로 충분한 유체 통로를 허용하기 위하여 소정의 위치에서 하우징에 형성될 수 있다.
도 8은 하우징 전방 스페이서(117) 또는 하우징 후방 스페이서(118)와 같은 예시적인 하우징 스페이서를 도시한다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 하우징 전방 스페이서는 상기 하우징 전방 커버(113)와 상기 하우징(111)의 상기 전방 표면 사이에 위치하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 상기 하우징 후방 스페이서는 상기 하우징 후방 커버(114)와 상기 하우징(112)의 상기 후방 표면 사이에 위치하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 있어서, 상기 하우징 전방 및 후방 커버들 중 하나 또는 양자 모두 및/또는 상기 하우징은 상기 전방 및 후방 스페이서들에 의해 제공되는 공간(spacing)이 상기 전방 및 후방 커버들 및/또는 상기 하우징 내로 일체화되도록 구성되도록 고안되었다.
예시적인 로터(150)가 도 9에 도시되어 있다. 일 측면에 있어서, 상기 로터는 제1측면과 반대측의 제2측면을 가진다. 일 측면에 있어서, 상기 로터는 대략 원통 형상일 수 있으나, 로터리 압축기 내에서 유체의 체적 유동(volumetric flow)을 변경하기 위해 선택될 수 있는 바와 같이 다른 기하형상들이 고안될 수 있다. 상기 로터리 압축기는 상기 로터의 상기 각 제1 및 제2측면들에 장착되고 그와 함께 회전하는 한 쌍의 엔드 플레이트들(151a,151b)을 포함할 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 하우징(110)은 전방 표면과 그 반대측의 후방 표면을 가진다. 일 측면에 있어서, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들 중의 제1엔드 플레이트(151a)의 일부분들은 도 11에 도시된 바와 같이 상기 하우징의 상기 전방 표면의 일부분들과 실링되면서 미끄럼 운동 가능하게 접촉한다. 유사하게, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들 중의 제2엔드 플레이트(151b)는 상기 하우징의 상기 후방 표면의 일부분들과 실링되면서 미끄럼 운동 가능하게 접촉한다.
일 측면에 따르면, 상기 로터리 압축기는 상기 제1엔드 플레이트(151a)와 상기 하우징(111)의 상기 전방 표면 사이에서 또한 상기 제2엔드 플레이트(151b)와 상기 하우징(112)의 상기 후방 표면 사이에서 실질적으로 유체가 침투할 수 없도록 실링을 제공하기 위한 수단을 더 포함한다. 예시적인 측면에 있어서, 적어도 하나의 슬롯이 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들 각각의 주위 부분들에 정의될 수 있다. 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들의 하나의 슬롯 내에 보완적으로 장착하기 위해 구성된 다수의 시일들이 제공될 수 있다.
선택적으로, 적어도 하나의 슬롯(122)은 상기 하우징의 상기 전방 표면(111) 및 후방 표면(112) 각각에 정의될 수 있으며, 상기 적어도 하나의 슬롯은 상기 하우징의 상기 내부 공동을 실질적으로 에워싼다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, (도 10에 도시된 2개의 슬롯들과 같은 그러나 이에 한정되지 않는) 하나 또는 그 이상의 슬롯들(122)이 상기 하우징의 상기 전방 및 후방 표면들 각각에 형성될 수 있으며 상기 하우징의 상기 내부 공동과 대략 동심원을 이룬다. 하나 또는 그 이상의 시일들(123)이 도 5에 도시된 바와 같이 상기 하우징의 하나의 슬롯에 보완적으로 장착하기 위해 제공되고 구성될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상기 하우징의 상기 전방 및 후방 표면들 각각에 2개의 슬롯들이 형성되면, 상기 하우징의 각 슬롯 내에 보완적으로 장착하기 위해 구성된 4개의 시일들이 제공될 수 있다.
또 다른 측면에서는, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들 중의 제1엔드 플레이트가 상기 하우징의 상기 전방 표면에 장착될 수 있으며, 상기 복수의 엔드 플레이트들 중의 제2엔드 플레이트는 상기 하우징의 상기 후방 표면에 장착될 수 있다. 상기 로터리 압축기는 상기 제1엔드 플레이트와 상기 로터의 제1측면 사이에서, 또한 상기 제2엔드 플레이트와 상기 로터의 제2측면 사이에서 실질적으로 유체가 침투할 수 없도록 실링을 제공하기 위한 수단을 더 포함한다. 일 측면에 있어서, 적어도 하나의 슬롯이 상기 로터의 제1 및 제2측면들 각각의 주위 부분에 형성된다. 각각 상기 로터의 하나의 슬롯에 보완적으로 장착하기 위해 구성되는 적어도 하나의 시일이 제공된다.
일 측면에 있어서, 상기 로터리 압축기는 도 5 및 도 12에 도시된 바와 같은 캠(128)을 포함한다. 상기 캠은 상기 하우징의 상기 내부 공동 내에서 캠 축에 대해 위치할 수 있으며, 상기 게이트가 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제1거리만큼 떨어져 있는 상기 제1위치와 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제2거리만큼 떨어져 있는 상기 제2위치의 근처에서 또한 그 사이에서 축방향으로 이동가능하도록 상기 게이트의 일부분들과 선택적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 상기 로터는 또한 상기 로터의 상기 주위 표면에 상대적으로 상기 게이트가 축방향으로 이동할 수 있도록 상기 게이트의 상기 선택된 부분들에 작용하도록 구성될 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 캠(128)은 샤프트를 따라서 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 캠은, 도 5 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 편심 샤프트(129)의 근접 단부 및 말단 단부 사이의 위치에 위치할 수 있다.
예시적인 편심 샤프트(129)가 도 13에 도시되어 있다. 일 측면에 있어서, 상기 편심 샤프트는 대략 원통형이며 근접 단부와 그 반대측의 말단 단부를 가진다. 일 측면에 있어서, 상기 말단 단부에 근접한 상기 편심 샤프트의 일부분은 상기 말단 단부의 단면이 비원형이 되도록 제거될 수 있다. 예를 들어, 또한 한정됨이 없이, 상기 말단 단부의 단면 형상이 반원형이거나, 일부 원형이거나(예: 일부가 직경이 아닌 현(弦)을 따라서 제거될 수 있다), 또는 다른 기하 형상을 가질 수 있다. 선택적으로, 상기 편심 샤프트는 그 길이부의 일부 또는 실질적으로 전부를 따라서 비원형 단면을 가질 수 있다. 다양한 측면들에 따르면, 상기 편심 샤프트는, 상술한 바와 같이, 상기 하우징 전방 및 후방 커버들(113,114)에 대해 또는 당업자에게 알려진 바와 같은 다른 부착 또는 일체화(즉, 상기 하우징 엔드 플레이트 등의 일부로서 만들어짐) 방법을 이용하여 고정될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같은 예시적인 캠(128)은 대략 원통형이며 소정의 폭을 가질 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 캠은 상기 편심 샤프트를 수용하기 위한 크기 및 형상을 갖는, 그 내에서 정의되는 보어를 가질 수 있다. 다양한 측면들에 따르면, 상기 보어의 중심은 상기 캠의 중심으로부터 옵셋될 수 있다(즉, 상기 보어가 상기 캠과 동심을 이루지 않는다). 다른 측면에 있어서, 상기 캠은 (도 5 및 도 14에 도시된 바와 같은) 상기 편심 샤프트의 상기 근접 및 말단 단부 사이의 위치에 위치할 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 캠이 편심 샤프트를 사용하지 않고 선택된 부착 방법을 통하여 상기 하우징(110)에 대해 회전으로부터 고정될 수 있도록 고안되었다. 또 다른 실시예에서, 상기 캠은 부싱, 롤러 베어링, 니들 베어링, 또는 당업자에게 알려진 유사한 저마찰 장치의 사용을 통하는 것과 같이, 상기 캠과 상기 게이트의 마찰력들이 감소될 수 있도록 베어링을 포함할 수 있다. 다른 측면들에 있어서, 상기 캠이 상기 로터의 회전축에 대해 회전할 때, 상기 게이트가 원하는 위치에 위치할 수 있도록 상기 로터의 이동에 상대적으로 일정한 또는 변하는 속도에서 상기 캠이 회전될 수 있도록 고안되었다. 상기 캠은 벨트들, 체인 드라이브들, 링크들, 또는 기타 유사한 수단과 같은 당업자에게 알려진 수단을 통하여 회전할 수 있다.
상술한 바와 같이, 다양한 측면에 있어서, 상기 로터리 압축기는 상기 로터의 제1 및 제2 측면들에 장착되고 그와 함께 회전할 수 있는 한 쌍의 엔드 플레이트들(151a,151b)을 포함한다. 도 15A 및 도 15C에 도시된 바와 같이, 제1엔드 플레이트(151a)는 그로부터 외측 방향으로 연장되는 샤프트 모양의 또는 메일 돌출부(shaft-like or male protrusion)을 갖는 대략 원형 플레이트 모양의 구조를 포함할 수 있다. 일 예시적인 측면에 있어서, 상기 돌출부는 대략 원통형이고 상기 제1엔드 플레이트의 평면에 대해 대략 수직 또는 직각인 상기 제1엔드 플레이트로부터 외측 방향으로 연장될 수 있다. 다른 측면에 있어서, 상기 돌출부와 상기 제1엔드 플레이트는 대략 동심원을 이룰 수 있다(즉, 상기 돌출부의 종축이 대략적으로 상기 제1엔드 플레이트의 기하 중심을 통과한다). 다른 측면에 따르면, 상기 돌출부는 상기 제1엔드 플레이트에 고정 부착될 수 있다. 다른 측면에 있어서, 상기 돌출부는 토크를 슬립 없이 전달하기 위한 종래의 키 형상 부분(keyed portion)을 가질 수 있다. 다양한 예시적인 측면들에 있어서, 또한 한정을 의도하는 바 없이, 상기 키 형상 부분은 스플라인 샤프트, 핀 샤프트 등일 수 있다.
다른 측면에 있어서, 상기 제1엔드 플레이트의 상기 돌출부는 도 15C의 단면도에 도시된 바와 같이, 상기 제1엔드 플레이트의 내측 표면으로부터 상기 돌출부 내로 소정 깊이 연장되는 막힘 보어(blind bore)를 가질 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 보어는 상기 편심 샤프트의 상기 근접 단부를 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 편심 샤프트가 고정되거나 정지된 상태를 유지하는 반면 상기 로터는 상기 편심 샤프트에 대해 회전하는 것을 허용하기 위하여, 상기 편심 샤프트의 상기 근접 단부는 로터 전방 베어링(152)을 통하여 삽입되고 상기 제1엔드 플레이트의 상기 돌출부에 정의된 상기 보어 내로 삽입될 수 있다.
일 측면에 있어서, 상기 편심 샤프트는 상기 돌출부의 상기 보어 내에 위치하는 네스티드 반마찰 베어링(nested anti-friction bearing)에 의해 지지될 수 있으며; 상기 베어링은 부싱들, 롤러 베어링들, 저널 베어링들, 테이퍼 롤러 베어링들 등과 같은 알려진 베어링 요소들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 측면들에 있어서, 상기 네스티드 베어링은 테이퍼 롤러 베어링일 수 있고, 상기 로터가 상기 하우징에 대해 적절히 정렬될 수 있도록 마모 또는 조립 공차를 수용하기 위하여 상기 편심 샤프트 및 로터의 일부 축방향 이동을 허용하도록 상기 편심 샤프트의 상기 말단 단부 부분 내에 조정 수단이 제공될 수 있다. 다른 측면들에 있어서, 회전 요소들을 원하는 바대로 정렬하기 위하여 스러스트 베어링들이 제공될 수 있다.
유사하게, 상기 제2엔드 플레이트(151b)가 상기 제2엔드 플레이트를 통하여 연장되는 보어를 정의할 수 있으며, 이는 상기 편심 샤프트의 말단 단부를 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 로터 전방 베어링에 대해 상술한 바와 같이, 상기 로터가 상기 편심 샤프트에 대해 상대적으로 또한 그에 대해 회전할 수 있도록, 상기 편심 샤프트의 상기 말단 부분은 로터 후방 베어링(153)을 통하여 삽입될 수 있고 이후 상기 제2엔드 플레이트의 보어를 통하여 삽입될 수 있다.
일 측면에 있어서, 상기 제1엔드 플레이트, 상기 제2엔드 플레이트, 또는 상기 제1 및 제2엔드 플레이트 양자는 (예를 들어, 도 15B에 도시된) 캠 모양의 프로파일을 제공하는 그 원주 상의 일부분을 따라서 약간 돌출한 돌출부를 가질 수 있다. 하기에서 더 기술되는 바와 같이, 상기 제1 및/또는 제2엔드 플레이트의 상기 캠 모양 프로파일은 TDC 어셈블리의 시일 요소에 연결부를 제공하기 위하여 상기 TDC 어셈블리의 크로스바와 상호작용할 수 있다.
다양한 측면들에 따르면, 상기 로터(150)는 도 16A에 도시된 바와 같이 상기 게이트를 미끄럼 방식으로 수용하도록 된 보어(155)를 정의한다. 일 측면에 있어서, 상기 로터는 도 16A에 도시된 바와 같이 상기 캠을 회전 방식으로 수용하도록 구성된 중심에 위치하는 챔버를 정의한다. 일 측면에 있어서, 상기 보어(155)는 상기 챔버의 중심을 양분하는 보어 축을 가진다. 상기 보어는 도 16B의 단면도에 도시된 바와 같이 막힘 보어(즉, 상기 로터를 완전히 통과하여 연장되지 않는다)일 수 있다.
다른 측면에 있어서, 상기 게이트는 대략적으로 원통형이고 상기 로터의 상기 보어는 상기 게이트를 수용하는 형상으로서 보완적으로 원통형일 수 있다. 서택적으로, 상기 게이트는 비원형 형상을 가지고 상기 로터의 상기 보어는 상기 게이트를 수용하는 보완적인 형상을 가질 수 있다. 도 17 내지 도 19에 예시적으로 도시된 바와 같이, 게이트(160)는 상기 캠(128)의 일부분들과 선택적으로 접촉하도록 구성된 적어도 하나의 베어링 표면을 갖는 중공부(161)를 정의할 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 적어도 하나의 베어링 표면은 한 쌍의 서로 반대측의 베어링 표면들(162a,162b)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 특정 측면에 따르면, 상기 보어 축은 상기 로터의 상기 챔버의 중심을 양분할 수 있다. 이 측면에 있어서, 상기 게이트의 상기 한 쌍의 반대측의 베어링 표면들은 상기 게이트가 상기 보어에 의해 미끄럼 운동 가능하게 수용될 때 상기 보어 축에 실질적으로 가로질러 위치할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 상기 한 쌍의 반대측의 베어링 표면들은 상기 게이트의 종축을 따라서 서로 이격되어 있으며, 상기 캠 축에 대해 서로 반대되게 위치한다. 상기 베어링 표면들 중의 적어도 하나의 적어도 일부분은 곡선을 이룬다.
일 측면에 있어서, 상기 게이트는 도 18A에 도시된 바와 같이 상부 편심 플레이트(163a) 및 하부 편심 플레이트(163b)를 포함할 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 상부 및 하부 편심 플레이트들(163a,163b)은 각각 상기 한 쌍의 반대측의 베어링 표면들(162a,162b)을 정의할 수 있다. 선택적으로, 상기 게이트는 상기 한 쌍의 베어링 표면들 각각이 상기 게이트와 일체로 형성되도록 가공될 수 있다. 각각의 측면에 있어서, 상기 한 쌍의 베어링 표면들의 각각은 적어도 일부가 곡선을 이룰 수 있다. 상기 상부 베어링 표면(162a)은 (예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같은) 제1곡률 반경(r1)을 가질 수 있다. 상기 하부 베어링 표면(162b)은 제2곡률 반경(r2)을 가질 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 제1곡률 반경(r1)과 상기 제2곡률 반경(r2)은, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2곡률 반경에 의해 정의되는 원들이 대략 동심원을 이루도록 선택될 수 있다. 다른 측면에 있어서, 상기 원들의 중심은 상기 게이트의 정점에 의해 정의될 수 있다. 다른 측면들에 있어서, 상기 하부 및 상부 편심 플레이트들(또는 상기 캠과 접촉하는 상기 게이트들의 가동된 부분들)은 곡선을 이루는 또는 부분적으로 곡선을 이루는 표면들을 갖기보다는 편평한 프로파일들을 가질 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 상기 게이트(및/또는 상기 상부 및 하부 편심 플레이트들)은, 상기 로터리 압축기가 동작하는 동안에 상기 요소들에 충분한 수명을 제공하기 위하여 상기 캠 또는 상기 로터의 상기 보어와 기계적으로 접촉하는 영역에서 표면처리되거나 도금될 수 있다.
일 측면에 있어서, 상기 로터리 압축기는 높은 유압에서 상기 게이트의 뒤틀림 또는 변형을 최소화하기 위한 수단을 포함한다. 일 측면에 있어서, 상기 로터의 상기 보어의 적어도 일부분은 원통형 단면 형상을 가질 수 있으며 상기 게이트의 적어도 일부분들은 상기 로터의 상기 보어에 보완적인 원통형 단면 형상을 가질 수 있다. 본 측면에 있어서, 상기 게이트의 일부분들의 원통 형상은 큰 관성 모멘트로 인하여 높은 유체 압력들과 큰 회전 속도들에서 게이트의 뒤틀림과 변형에 대한 저항을 개선할 수 있다.
다른 측면에 있어서, 상기 게이트는 상기 로터에 결합되고 상기 로터 내에 제공되는 게이트 보어의 축을 따라서 연장되는 내부 가이드 핀을 통하여 그 축방향으로 이동하는 동안에 적절한 정렬을 위한 추가적인 지지를 할 수 있다. 본 측면에 있어서, 상기 가이드 핀은 그 종축을 따라서 연장되는 게이트 자체 내에 제공되는 보어 내에 수용될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 게이트를 가압하는 상기 측방 힘들은 상기 로터 내의 상기 게이트 보어에 의해 또한 상기 보어 내에 위치하는 상기 가이드 핀에 의해 전달될 수 있다. 선택적으로, 마찰 하중들을 감소시키기 위하여 상기 가이드 핀이 이동할 수 있는 상기 게이트 내부 보어 내에 베어링 요소들이 제공될 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 상기 로터리 압축기는 원통형 단면을 갖는 상기 게이트의 일부들 중 외부 부분들에 장착되는 적어도 하나의 실링 요소를 포함한다. 예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 그루브들(171)이 상기 게이트의 상기 말단 단부 또는 상기 게이트의 말단 및 근접 단부들에 근접하여 형성될 수 있다. 각각 도 18A에 도시된 바와 같은 그루브에 의해 수용되도록 구성된 하나 또는 그 이상의 실링 요소들(172)이 제공될 수 있다. 상기 게이트 실링 요소(들)는 종래의 피스톤 및 실린더 실링 기술에 일반적으로 알려진 바와 같이 상기 게이트와 상기 로터의 상기 보어 사이에 실링을 제공할 수 있다. 따라서, 상기 게이트 실링 요소들은 상기 게이트가 상기 제1 및 제2위치들 사이에서 축방향으로 이동될 때 상기 보어에 대항하여 상기 게이트를 실링하도록 작용할 수 있다. 상기 게이트의 적어도 일부분들이 비원통형 단면 형상을 갖는 다양한 측면들에 있어서, 원하는 수준의 실링을 제공하기 위하여 상기 게이트의 주위를 따라서 선택된 위치들에 적절한 게이트 실링 요소들이 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 측면에 있어서, 상기 게이트는 상기 로터와 미끄럼 운동 가능하게 장착되며, 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제1거리만큼 떨어져 있는 제1위치와 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제2거리만큼 떨어져 있는 제2위치의 근처에서 또한 그 사이에서 축방향으로 이동가능하다. 일 측면에 있어서, 상기 제1거리는 상기 제2거리보다 크다. 상기 제2거리는 일 측면에 있어서 상기 로터의 상기 주위 표면에 근접할 수 있다. 또 다른 측면에 있어서, 상기 제2위치에서, 상기 게이트의 상기 말단 단부는 상기 로터의 상기 주위 표면에서 또는 그 아래에 제공된다.
상기 게이트의 상기 말단 단부는 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전함에 따라 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 근접하여 이격되도록 되어 있다. 일 측면에 있어서, 상기 게이트의 상기 말단 단부는 약 0.0001인치 내지 약 0.2000인치 사이의 범위에서 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 근접하여 위치할 수 있다. 선택적으로, 상기 게이트의 상기 말단 단부는 약 0.0003인치 내지 약 0.1500인치 사이의 범위에서 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 근접하여 이격되도록 되어질 수 있다. 다른 측면에 있어서, 상기 게이트의 상기 말단 단부는 약 0.0005인치 내지 약 0.1000인치 사이의 범위에서 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 근접하여 이격되도록 되어질 수 있다.
다양한 측면들에 따르면, 상기 게이트의 상기 말단 단부는 슬롯을 정의한다. 상기 로터리 압축기는 상기 게이트의 상기 슬롯 내에서 이동 가능한 적어도 하나의 평면 부재와, 상기 로터가 회전함에 따라 상기 적어도 하나의 평면 부재의 외측 에지가 상기 하우징의 상기 내측 벽면과 미끄럼 접촉하도록 상기 적어도 하나의 평면 부재에 선택적으로 작용하도록 구성된 바이어스 요소를 포함하는 시일 어셈블리를 더 포함할 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 적어도 하나의 평면 부재의 질량이 상기 게이트의 질량의 약 50% 이하이다. 다른 측면에 있어서, 상기 적어도 하나의 평면 부재의 질량이 상기 게이트의 질량의 약 10% 이하이다. 선택적으로, 상기 적어도 하나의 평면 부재의 질량이 상기 게이트의 질량의 약 2% 이하이다. 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 적어도 하나의 평면 부재의 질량이 상기 게이트의 질량의 약 1% 내지 60% 사이일 수 있다. 선택적으로, 상기 적어도 하나의 평면 부재를 위한 가압력(biasing force)은 상기 압축 챔버를 상기 실링 요소의 하측에 유체적으로 연결하는 통로의 제공을 통하여 상기 압축 챔버의 압축된 기체들에 적어도 부분적으로 의해 제공될 수 있다.
일 측면에 있어서, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 게이트의 상기 말단 단부는 대략 테이퍼져 있다. 상기 테이퍼진 단부 부분은 상기 말단 단부의 2개의 반대측들이 내측을 향하여 테이퍼지고 실질적으로 정점에서 모이도록 형상을 가지고 있다. 다른 측면에서, 상기 말단 단부의 반대되는 테이퍼진 측들을 연결하는 상기 2개의 측들은 상기 게이트의 상기 원통형 부분들에 대략 평행하고 그와 연속적이다. 일 측면에 있어서, 상기 테이퍼진 단부 부분은 상기 게이트가 상기 로터 내로 들어감에 따라 팽창 압력이 작용하는 더 넓은 부분을 생성하는데 도움이 되도록 되어 있다. 종래의 유압식 베인 모터들에 있어서는, 예를 들어, 상기 베인이 들어감에 따라, 상기 노출된 영역이 감소하고, 이는 상기 팽창기의 효과를 감소시키나.
상기 게이트의 상기 테이퍼진 단부 부분의 잘 알려진 형상은 상기 로터가 스피닝함에 따라 총 체적의 구배를 감소시키며, 즉, 상기 게이트가 상기 로터의 상기 보어 내로 하향 방향으로 들어감에 따라, 로터 회전 정도를 위해 적은 양의 증가 체적을 추가하며, 이는 상기 총 체적이 감소하는 속도를 감소시킨다. 따라서, 예시된 형상은 초승달 형상이 클로즈 업됨에 따라 상기 체적 중 일부를 상기 보어 내로 하향 이동시킨다. 상기 "보어 체적"이 상기 초승달 모양 체적의 감소보다 더 느리게 증가하므로, 순수 압축이 결과로서 생긴다.
상기 게이트의 상기 말단 단부에 다른 형상들이 사용되도록 고안되었다. 다양한 측면들에 있어서, 상이한 기하 형상들이 압축 또는 팽창 동작을 최적화하기 위하여 상기 게이트의 상기 테이퍼진 단부 부분의 일측 또는 양측에 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 측면에 있어서, 상기 게이트의 상기 단부 부분이 상기 압축 측에 테이퍼를 갖지 않으면, 압축비가 증가되는 결과가 생긴다. 다른 방안으로서, 흡입 측에 (즉, 상기 게이트의 상기 말단 단부의 테이퍼진 부분의 높이 대 폭 비가 더 큰) 급경사진 테이퍼를 제공함으로써, 각 "스트로크"용의 체적이 증가한다. 본 장치가 팽창기로서 사용되면, 상기 게이트의 상기 테이퍼진 단부 부분은, 예시되나 한정이 의도되지 않는 바와 같이, 주어진 회전 부분에 최고의 결과 모멘트 작용을 형성하도록 구성되어, 그 말단 단부 상의 상기 게이트의 프로파일의 기하 형상을 변화시킴으로써 실질적으로 "일정한 체적 팽창"을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 게이트의 상기 예시적인 테이퍼 단부 부분은 압력이 작용할 수 있고 흡입 체적이 증가될 수 있는 상기 게이트의 리트랙팅 "포켓"을 제공할 수 있다. 상기 테이퍼진 형상은 상기 로터리 압축기가 최종 공차 체적을 향하여 이동할 때 상기 압축 챔버에서 약간의 체적이 증가하는 것을 허용한다. 상기 테이퍼진 단부 부분의 특정 형상은 상기 게이트/하우징 기하형상에만 의존하기보다는 압축 동작을 튜닝하기 위한 수단을 제공한다.
다양한 측면들에 따르면, 적어도 하나의 슬롯이 상기 게이트의 상기 말단 단부에 의해 정의된다. 일 측면에 있어서, 상기 게이트의 상기 말단 단부에 의해 정의되는 상기 슬롯(164)은 도 19에 도시된 바와 같은 3개의 측을 갖는 슬롯이다. 상기 슬롯의 제1의 또는 정점 측은 상기 테이퍼진 단부 부분의 정점을 따라서 형성된다. 상기 3측 슬롯의 나머지 2개의 반대되는 측부 에지들은 (도 19에 도시된 바와 같이) 상기 게이트의 원통형 부분들에 대략 평행하고 그에 연속적인 상기 게이트의 측들을 따라서 상기 정점으로부터 하향 연장된다. 일 측면에 있어서, 상기 3측 슬롯은 상기 게이트의 상기 테이퍼진 단부 부분의 공통 평면에 위치한다. 다른 측면에 있어서, 상기 게이트의 상기 말단 단부 부분은 상기 정점 슬롯에 대략 평행한 상기 테이퍼진 단부 부분에 정의되고 그를 통하여 연장되는 보어를 포함한다. 본 측면에 있어서, 상기 정의된 보어는 상기 슬롯의 상기 나머지 2개의 측부 에지들의 (정점을 이루지 않는) 말단 단부에 형성될 수 있다.
일 측면에 있어서, 상기 슬롯(164)은 도 18A에 도시된 바와 같이 정점 시일(166) 및 한 쌍의 측부 시일들(167)을 보완적으로 또한 작동적으로 수용하도록 구성되어 있다. 다양한 측면들에 따르면, 상기 정점 시일과 상기 측부 시일들은 상기 게이트의 말단 단부 부분을 위한 유니터리 시일로서 형성될 수 있도록 고안되었다. 예를 들어, 유니터리 시일은 상기 슬롯(164)에 위치하고 상기 하우징의 내측 벽면과 제1 및 제2엔드 플레이트들에 각각 대항하여 상기 게이트의 상기 말단 단부 부분의 정상 및 측들을 시일하도록 구성된 탄성적이거나, 바이어스 가능하거나, 또는 기타 재료를 포함할 수 있다.
(도 18A 및 도 20에 도시된) 한 쌍의 게이트 시일 액츄에이터(168)와 게이트 액츄에이터 스프링(169)이 제공되어, 도 18B에 도시된 바와 같이, 상기 게이트의 상기 말단 단부 부분의 보어 내에 작동적으로 위치할 수 있다. 도 18A 및 도 18B에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 액츄에이터 스프링(169)은 상기 보어 내에 위치될 수 있으며, 상기 게이트 시일 액츄에이터들(168) 각각은 상기 게이트 액츄에이터 스프링의 각 측의 보어에 위치될 수 있다. 상기 측부 시일(167)은 상기 슬롯의 상기 2개의 측부 에지들 내에 위치될 수 있으며, 상기 정점 시일(166)은 상기 슬롯의 상기 정점 측에 위치할 수 있다.
일 예시적인 측면에 있어서, 상기 측부 및 정점 시일들 각각은 대략 사다리꼴 형상이다. 상기 게이트 시일 액츄에이터들, 상기 측부 시일들, 및 상기 정점 시일의 일반적인 기하형상으로 인하여, 상기 하우징 및/또는 상기 로터의 일부분들에 대항하여 상기 게이트가 효과적으로 실링된다. 상기 게이트 액츄에이터 스프링은 상기 게이트 시일 액츄에이터들에 작용하며, 이는 상기 게이트 액츄에이터 스프링의 종축에 평행한 방향으로 상기 보어 내에서 종방향으로 미끄럼 운동할 수 있다. 상기 게이트 시일 액츄에이터들은 이번에는 상기 측부 시일들(167)에 대항하여 작용하며, 이는 다시 상기 정점 시일(166)에 대항하여 작용한다. 상기 시일들의 상기 각을 이루는 단부 기하형상들은 상기 스프링으로부터 적용된 힘들이, 상기 정점 시일까지 힘을 전달하여, (일 측면에 있어서, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들의 내측 표면들에 대항하여) 그 각각의 짝을 이루는 표면들에 대항하여 상기 측부 시일들을 외측 방향으로 가압하도록 하여, 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 대항하여 힘을 가한다. 따라서, 상기 스프링의 측방력은 상기 측부 시일들로 전달되어, 상기 게이트와 사기 제1 및 제2엔드 플레이트들 사이에 시일을 형성한다. 상기 측부 시일들과 상기 정점 시일 사이의 앵글 접촉면(angled interface)으로 인하여, 상기 스프링의 측방력은 측방 및 상방향 힘으로서 상기 측부 시일을 통하여 전달되어, 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 대항하여 상기 정점 시일을 가압한다. 선택적으로, 상기 가압된 유체가 주어진 챔버들의 유체 실링에 필요한 가압력의 모두 또는 일부를 제공하기 위해 선택된 시일들의 하측부에 작용하도록, 상기 압축 챔버 내의 압축 유체는 상기 시일들 자체에 제공되는 통로들을 통하여 또는 상기 게이트 내에서 이동한다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 로터리 압축기는 상기 하우징의 상기 내측 벽면과 상기 로터의 상기 주위 표면 사이의 최소 러닝 공차 위치(location of minimal running clearance)에 근접하게 상기 하우징의 상기 내측 벽면으로부터 외향 연장되는 시일 요소를 더 포함한다. 상기 시일 요소의 에지는 상기 로터의 상기 주위표면과 선택적으로 미끄럼 접촉하도록 구성될 수 있다. 다른 측면에 있어서, 상기 로터리 압축기는 상기 로터가 회전함에 따라 상기 게이트의 상기 말단 단부가 상기 시일 요소 상에서 통과할 때 상기 시일 요소의 에지가 상기 하우징의 상기 내측 벽면에서 또는 그 아래에 위치하도록 상기 하우징 내에서 상기 시일 요소를 철수시키기 위한 수단을 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 적어도 하나의 탑 헤드 센터(TDC) 어셈블리가 제공되며, 상기 시일 요소를 포함한다. 상기 TDC 어셈블리(130)는 도 21A에 도시된 바와 같이 상기 하우징(110)의 일부에 삽입되어 그를 형성한다. 선택적으로, 하기에 기술되는 상기 TDC 어셈블리의 요소들은 상기 하우징과 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 개별 TDC 어셈블리에 대해 하기에 후술되지만, 상기 TDC 어셈블리 요소들 중의 하나 또는 그 이상은 상기 하우징과 일체로 형성되어 하기에 기술되는 바와 같이 유사한 방식으로 동작할 수 있도록 고안되었다. 도 22A 및 도 22B에 도시된 바와 같은 예시적인 TDC 어셈블리(130)는 TDC 인서트(131), (일 측면에 있어서, TDC 표면 시일(133) 및 한 쌍의 반대측의 TDC 측부 시일들(134)을 포함하는) 시일 요소(132), TDC 크로스바(135), TDC 풀 로드(136), TDC 버튼 시일들(137), 및 실링된 스프링 부재들(138)을 포함할 수 있다.
상기 TDC 인서트(131)는 상기 TDC 어셈블리의 본체부를 포함하며 상기 TDC 어셈블리가 상기 하우징의 컷아웃(cut-out) 내에 삽입될 때 상기 하우징의 상기 내측 벽면과 실질적으로 연속적인 내측 표면을 가진다. 상기 내측 표면은 따라서 상기 하우징의 상기 내측 표면의 곡률 반경과 실질적으로 같은 곡률 반경을 가진다. 그루브 또는 TDC 시일 랜드(seal land)가 상기 내측 표면의 일부분에 정의되고, 상기 TDC 표면 시일 및 상기 TDC 측부 시일들과 같은 시일 요소를 보완적으로 수용하도록 구성되어 있다. 상기 TDC 어셈블리가 상기 하우징 내에 위치할 때, 상기 그루브는 실질적으로 상기 하우징의 상기 전방 표면으로부터 상기 하우징의 상기 후방 표면으로 연장된다. 특정 측면에 있어서, 상기 그루브는 상기 하우징의 상기 전방 표면에 대해 예각을 이루며 위치한다. 바람직한 측면에 있어서, 상기 그루브는 도 21A에 도시된 바와 같은 상기 하우징의 상기 전방 표면에 수직이지 않은 각도로 위치한다. 본 측면에 있어서, 상기 게이트가 상기 TDC 시일 요소를 가로질러 통과할 때, 상기 게이트의 상기 정점 시일은 상기 TDC 요소와 평행하지 않을 것이며, 따라서 상기 로터리 압축기가 동작하는 동안에 상기 정점 시일과 상기 시일 요소의 스내깅(snagging)을 최소화하거나 방지한다.
또 다른 측면에서, 적어도 하나의 공동(140)이 상기 TDC 인서트(131)의 각 전방 및 후방 표면에서 정의된다. 본 측면에 있어서, 각 공동은 상기 TDC 인서트(즉, 막힘 보어들) 내로 일부가 내향 연장된다. 각 공동은 TDC 버튼 시일(137)을 작동적으로 수용하도록 되어 있다. 선택적으로, 추가적인 공동들이 상기 TDC 인서트에서 정의될 수 있으며, 상기 TDC 인서트의 상기 외측 표면으로부터 상기 TDC 인서트 내로 연장된다. 예시적인 측면에 있어서, 상기 공동들은 상기 TDC 인서트의 상기 외측 표면들로부터 상기 TDC 시일 랜드로 연장될 수 있다. 다른 측면에 있어서, 상기 공동들 중의 2개는 도 22A 및 도 22B에 도시된 바와 같이 상기 시티드 스프링 부재들(seated spring members)(138)을 작동적으로 수용하도록 구성될 수 있다.
보어가 상기 TDC 인서트에 정의될 수 있으며 상기 풀 로드(136)를 작동적으로 수용하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 다수의 보어들이 상기 TDC 인서트에 정의될 수 있으며, 각 보어는 각 풀 로드를 수용하도록 구성된다. 하나의 측면에 있어서, 도 23에 도시된 바와 같이, 상기 풀 로드의 말단 단부는 (도 24에 도시된 바와 같은) 상기 TDC 표면 시일(133)의 일부분에서 정의되는 노치(141) 내로 삽입되며 그에 의해 지탱될 수 있다. 상기 풀 로드의 상기 샤프트는 상기 보어를 통하여 상기 TDC 인서트의 상기 외측 표면 너머로 연장된다. 상기 풀 로드의 상기 반대되는 근접 단부는 (상기 풀 로드에 실질적으로 수직하여 위치하는) 상기 크로스바(135)의 일부분에 정의되는 보어를 통하여 통과하고, 예를 들어 또한 제한을 의도함이 없이, 너트(139)와 제 위치를 유지할 수 있다. 도 22A 및 도 22B에 도시된 바와 같이, 일 측면에 있어서, 상기 크로스바는 상기 TDC 인서트의 폭(즉, 상기 TDC 인서트의 상기 전방 및 후방 표면들 사이의 거리 또는 대략 상기 하우징의 상기 전방 및 후방 표면들 사이의 거리)보다 큰 소정의 거리를 가진다.
상기 크로스바는, 일 측면에 있어서, 상기 로터가 회전함에 따라 상기 게이트의 상기 말단 단부가 상기 시일 요소 상에서 통과할 때 상기 하우징의 내측 벽면에 또는 그 아래에 위치하도록, 상기 TDC 어셈블리의 상기 시일 요소를 위치시키기 위하여 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들(151a,151b)에 의해 작동적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 엔드 플레이트들 중의 하나 또는 그 이상이 그들의 주위를 따라서 돌출부를 가질 수 있으며, 이는 캠 모양의 프로파일을 형성한다. 상기 돌출부가 상기 하우징의 상기 전방 및 후방 표면들을 넘어서 연장되는 상기 크로스바의 하나 또는 양 단부들 상에서 통과하고 그와 접촉한다. 본 발명의 범위를 이탈하지 않고 상기 TDC 시일 요소에 연결부를 형성하도록 다른 액츄에이팅 수단이 사용될 수 있으며 모든 이러한 액츄에이팅 수단은 본 발명에 의해 고안됨을 이해하여야 한다. 이러한 액츄에이팅 수단은 공압, (로터리 압축기 등의 외부 유체, 제어 유체, 및/또는 작동 유체를 사용하는 바와 같은) 유압, 전자식, 전자기계식 또는 기타 기계적 운동을 제공하기 위한 알려진 수단들을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않도록 고안되었다.
도 2를 참조하면, 예를 들어 또한 상술한 바와 같이, 일 측면에 있어서, 상기 로터의 주위 표면의 일부분들, 상기 하우징의 상기 내측 표면의 일부분들, 및 상기 게이트의 상기 말단 단부에 근접한 상기 게이트의 변화하는 일부분들은 흡입 챔버(104)와 압축 챔버(102)를 정의하며, 각각은 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전함에 따라 체적이 변한다. 다양한 측면들에 따르면, 상기 흡입 및/또는 압축 챔버와 유체 연통하는 하나 또는 그 이상의 유출 포트들은, 상기 로터리 압축기의 상기 로터(150), 상기 게이트(160), 상기 제1엔드 플레이트(151a) 및/또는 상기 제2엔드 플레이트(151b), 기타 요소(들) 중의 하나 또는 그 이상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 일 측면에 있어서, 도 16A, 도 16B, 및 도 30A에 도시된 바와 같이, 상기 로터는 상기 흡입 챔버 및/또는 압축 챔버와 유체 연통하는 적어도 하나의 로터 유입 포트(156)를 포함할 수 있다. 본 측면에 있어서, 상기 유입 포트는 유체 통로를 형성하기 위하여 상기 로터의 주위 표면으로부터 상기 제1측면과 같은 상기 로터의 측면으로 연장될 수 있다. 다른 측면에 따르면, 상기 제2엔드 플레이트(151b)는 적어도 하나의 유입 포트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 25A 내지 25B 및 도 30A 내지 도 30B에 도시된 바와 같이, 상기 제2엔드 플레이트는 제1유입 포트(157) 및 제2유입 포트(158)를 포함할 수 있다. 일측면에 있어서, 상기 제1유입 포트(157)는 실질적으로 연속적인 유체 통로를 제공하기 위하여 상기 로터 유입 포트(156)와 유체 연통된다. 상기 제2엔드 플레이트에 형성되는 상기 유입 포트들 중의 적어도 하나는 실질적으로 연속적인 유체 흡입 통로를 제공하기 위하여 상기 하우징 후방 커버에 형성되는 하나 또는 그 이상의 홀들과 상호작용하도록 구성되어 있다.
일 측면에 따르면, 상기 하우징은 도 29에 도시된 바와 같이 상기 흡입 및/또는 압축 챔버와 유체 연통되는 적어도 하나의 하우징 유입 포트(124)를 가질 수 있다. 다른 측면에 있어서, 상기 게이트(160)는 상기 흡입 및/또는 압축 챔버와 유체 연통되는 적어도 하나의 게이트 유입 포트(175)를 가질 수 있다. 하나의 측면에 있어서, 상기 로터리 압축기는 상기 게이트의 상기 적어도 하나의 유입 포트를 선택적으로 열거나 닫기 위한 수단을 포함할 수 있다. 일 측면에 있어서, 도 29에 도시된 상기 로터리 압축기의 상기 로터는 상기 도면에서 볼 때 반시계 방향으로 회전하도록 구성되어 있다. 본 측면에 있어서, 또한 한정을 의도함이 없이, 상기 로터가 회전을 시작할 때(즉, 상기 게이트 정점 시일이 상기 TDC 위치를 지나갈 때), 상기 유입 포트들이 상기 TDC 위치에 근접하여 위치하고, 상기 로터가 그 회전을 계속함에 따라, 상기 흡입 챔버 내로 유체를 넣을 수 있도록, 상기 로터, 제2엔드 플레이트, 및/또는 게이트에 형성된 상기 하나 또는 그 이상의 유입 포트들이 위치하도록 고안되었다. 그러나 상기 유입 포트들의 상기 위치들은 원하는 대로 선택될 수 있도록 고안되었다.
유사하게, 일 측면에 있어서, 상기 로터 압축기의 상기 로터, 게이트, 제1 및/또는 제2엔드 플레이트들, 하우징, 및/또는 다른 요소(들)가 상기 압축 챔버와 유체 연통되는 적어도 하나의 유출 포트를 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 측면에 있어서, 상기 게이트는 상기 압축 챔버와 연통되는 적어도 하나의 유출 포트를 가질 수 있다. 상기 로터리 압축기는 상기 게이트의 상기 적어도 하나의 유출 포트를 선택적으로 열고 닫기 위한 수단을 더 포함할 수 있다. 또 다른 측면에 있어서, 도 29에 도시된 바와 같이, 하우징 유출 포트(125)는 상기 하우징 내에 형성될 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 하우징 유출 포트(125)는, 상기 로터가 회전을 완료함에 따라, 상기 압축 챔버 내의 실질적으로 모든 유체가 상기 하우징 유출 포트를 거쳐 상기 압축 챔버를 빠져 나가도록, 상기 TDC 위치에 근접하게 위치할 수 있다. 하기에 더 상세히 기술되는 바와 같이, 일 측면에 있어서, 밸브가 상기 로터리 압축기용의 배출 밸브로서 작용하기 위하여 상기 하우징 유출 포트 내에 장착될 수 있다.
다른 측면에 있어서, 상기 로터 내에서의 상기 게이트의 축방향 이동은 이들이 상기 로터에 제공되는 포트들과 정렬될 수 있도록 상기 게이트에 제공되는 포트들을 여는데 사용될 수 있다. 본 측면에 있어서, 선택된 기간 동안의 로터의 이동 중에, 상기 유출 포트는 그 사이에서 유체가 이동할 수 있도록 하나 또는 그 이상의 체적 챔버들과 유체 연통되도록 위치할 수 있다. 또 다른 측면에서, 유출 포트들은 로터 엔드 플레이트들에 제공되어, 상기 로터 엔드 플레이트들이 상기 하우징에 대해 편심되게 이동함에 따라 선택된 체적 챔버들과 유체 연통되도록 허용될 수 있다. 본 예시된 측면에 있어서, 선택된 기간 동안의 로터의 이동 중에, 상기 포트들은 유체 연통이 되도록 하고, 이는 하나 또는 그 이상의 체적 챔버들로부터 유체가 흡입되고 배출되는 것을 가능하게 한다. 다른 방안으로서, 포트들이 작동 유체용의 주 유입 또는 유체 통로들을 제공하도록 되어 있는 상기 하우징의 적어도 일부분에 제공되거나, 상기 형성된 하우징 포트들이 하기에 기술되는 다른 요소들에 제공되는 주 포트들에 대한 추가적인 포트들로서 작용할 수 있다.
상기 로터리 압축기는 상기 압축 챔버 내의 압축된 유체의 후방향 유동을 방지하는 상기 하우징에 장착되는 배출 밸브를 더 포함할 수 있다. 다른 측면들에 있어서, 상기 로터리 압축기는 흡입 유체의 역유동을 없애거나 감소시키기 위하여 (상기 하우징의 유입 포트에 위치하는 것과 같은 그러나 이에 한정되지 않는) 상기 흡입 통로 내에 위치하는 흡입 밸브를 포함할 수 있다. 다양한 측면들에 따르면, 예를 들어 그러나 한정을 의도함이 없이, 상기 배출 밸브 및/또는 흡입 밸브는 리드 밸브(reed valve), 플레이트 밸브(plate valve), 플래퍼 밸브(flapper valve) 등을 포함할 수 있다.
도 26 내지 도 27을 참조하면, 예시적인 플레이트 밸브 어셈블리(180)가 도시되어 있으며, 이는 예를 들어 배출 밸브로서 작용하기 위하여 상기 하우징의 배출 포트 내에 위치할 수 있다. 다양한 측면들에 따르면, 플레이트 밸브 어셈블리는 챔버 시일(181), 밸브 플레이트(182), 밸브 시트들(183), 실링 요소들(184), 시일 스프링들(185), 및 밸브 본체(186)를 포함할 수 있다. 조립되었을 때, 상기 밸브 플레이트, 상기 밸브 시트들, 및 상기 밸브 바디는 공통축에 대해 반경 방향으로 위치하는 다수의 채널들을 정의한다. 일 측면에 있어서, 실링 요소(184)와 각 시일 스프링(185)은 상기 다수의 채널 각각 내에 위치한다. 일 예시에서, 상기 실링 요소들은 실질적으로 구형이다. 일 측면에 따르면 또한 한정을 의도함이 없이, 5개의 채널들이 상기 밸브 본체에 형성된다. 따라서, 5개의 실링 요소들이 각 형성된 채널들 내에 장착된다. 일 측면에 있어서, 도 27에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트 밸브 어셈블리가 조립될 때, 상기 밸브 본체는 상기 시일 스프링들과 실링 요소들이 상기 채널들 내에 보유되도록 상기 밸브 본체의 형상이 이루어져 있다. 선택적으로, 상기 시일 스프링들은 생략될 수 있으며, 상기 실링 요소들의 운동 및 실링 기능은 상기 플레이트 밸브 어셈블리를 통한 유체 유동에 의해 조절될 수 있다. 다른 측면들에 있어서, 상기 실링 요소들의 운동이 실질적으로 제한되어 상기 실링 요소들이 한정되지 않은 상태로 운동하는 것을 방지하는 댐핑 수단을 제공하도록, 상기 실링 요소들은 작은 공차들을 가지고 각 채널들 내에 맞춤될 수 있다. 이해하는 바와 같이, 플레이트 밸브 어셈블리 또는 기타 밸브가 상기 로터리 압축기용의 배출 밸브로서 작용하도록 제공되고 구성될 수 있다.
다양한 측면들에 있어서, 상기 로터리 압축기는 주위 표면을 갖는 로터, 및 내측 벽면을 갖는 내부 공동을 정의하는 하우징을 포함할 수 있으며, 상기 하우징은 상기 로터 축에 편심적인 하우징 종축에 대해 회전하도록 구성될 수 있다. 상기 로터는 상기 하우징의 상기 내부 공동 내에 위치할 수 있다. 본원에서 기술되는 바와 같이, 게이트가 상기 로터에 미끄럼 운동 가능하게 장착될 수 있으며, 상기 게이트의 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제1거리만큼 떨어져 있는 제1위치와 상기 게이트의 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제2거리만큼 떨어져 있는 제2위치의 근처에서 또한 그 사이에서 축방향으로 이동할 수 있다. 본 측면에 있어서, 제1 및 제2엔드 플레이트들이 제공되어 상기 로터에 고정 부착되거나 장착될 수 있다. 따라서, 상기 로터와 상기 엔드 플레이트들은 상기 하우징의 상기 하우징 종축에 대해 회전함에 따라 정지된 위치에서 보유되거나 유지될 수 있다. 이러한 로터리 압축기는, 예를 들어, 압축기, 펌프, 팽창기 또는 이들의 조합체로서 사용될 수 있다.
복합적인 장치들이 원하는 높은 압축비를 생성하기 위하여 본원에서 기술되는 2개 또는 그 이상의 로터리 압축기들을 사용하여 조립될 수 있다. 예시적인 측면에 있어서, 제1스테이지 로터리 압축기가 제2스테이지 로터리 압축기의 유입구와 선택적으로 유체 연결되어 위치하는 그 유출 포트 또는 포트들을 가질 수 있도록 고안되었다. 다양한 측면들에 있어서, 상기 제2스테이지는, 한정됨이 없이, 원심 압축기, 스크롤 압축기, 왕복 압축기, 축 터빈 압축기 등과 같은 다수의 알려진 압축기 장치들 중의 하나일 수 있다. 다른 방안으로서, 상기 제1스테이지는 본원의 다양한 측면들에 따라 기재되는 바와 같이, 알려진 압축기 또는 펌프를 포함할 수 있으며, 다음 스테이지들은 로터리 압축기 또는 그 조합체들을 이용하여 조립될 수 있다. 이러한 멀티스테이지 압축기는, 예를 들어 또한 한정됨이 없이, 압축기, 펌프, 팽창기, 엔진, 또는 그 조합체로서 사용될 수 있다.
도 4A, 도 4B, 및 도 11을 참조하면, 로터리 압축기는 상술한 바와 같은 요소들 중의 어떠한 것 또는 전부를 포함하도록 조립될 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 게이트는 상기 시일 액츄에이터를 상기 게이트의 상기 테이퍼진 단부 부분의 상기 보어 내로 삽입함으로써 조립될 수 있다. 상기 정점 시일과 측부 시일들은 상기 게이트의 정점에서 3측 슬롯의 각 부분들 내로 삽입될 수 있다. 상기 하나 또는 그 이상의 게이트 실링 요소들은 원통형 단면을 갖는 상기 게이트의 일부분들에 형성된 그루브들 내에 위치할 수 있다. 일 측면에 있어서, 게이트 하부 및 상부 편심 플레이트들이 제공되어, 상기 게이트 내에 위치할 때 한 쌍의 반대측의 베어링 표면들을 정의한다. 따라서, 일 측면에 있어서, 상기 상부 편심 플레이트 및 하부 편심 플레이트는 상기 게이트의 본체 내에 위치할 수 있다. 이때, 상기 게이트는 상기 로터의 상기 보어 내에 삽입될 수 있다.
다양한 측면들에 따르면, 상기 시일 액츄에이터는 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들의 내부 표면들에 대항하여 상기 게이트 측부 시일들을 가압하면서, 상기 게이트 측부 시일들에 대항하여 가압하도록 고안되었다. 기술된 바와 같이, 상기 게이트 측부 시일들과 상기 게이트 정점 시일의 구조 및 기하학적 형상으로 인하여, 상기 게이트 측부 시일들이 겪은 측방 힘은 횡방향으로 상기 게이트 정점 시일에 전달되어, 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 대항하여 상기 게이트 정상 시일을 가압한다. 이러한 가압력들은 상기 로터리 압축기가 동작하는 동안에 적절한 실링을 확보하는데 도움을 준다. 일 측면에 있어서, 상기 게이트 측부 시일들은 약 0.01파운드 내지 약 15.0 파운드 사이의 범위에서 가압력을 겪게 된다. 다른 측면에 있어서, 상기 게이트 측부 시일들은 바람직하게 약 4.0파운드의 힘을 경험한다. 다른 측면에 따르면, 상기 게이트 정점 시일은 약 2.0 내지 약 40.0파운드 사이의 범위에서 가압력을 경험한다. 또 다른 측면에 있어서, 상기 게이트 정점 시일과 게이트 측부 시일들은 본원에서 상술한 힘들을 야기하도록 다른 스프링 요소들과 함께 구성될 수 있다.
일 측면에 있어서, TDC 어셈블리가 제공되어 상기 하우징 내에 장착될 수 있다. 상기 TDC 인서트는 상기 하우징 내에 위치할 수 있으며, 상기 TDC 풀 로드의 말단 단부는 상기 TDC 표면 시일의 노치 내로 삽입될 수 있고, 이어서 상기 TDC 인서트의 그루브 또는 TDC 시일 랜드 내로 삽입될 수 있다. 상기 TDC 측부 시일들은 마찬가지로 상기 그루브 내로 삽입될 수 있으며, 상기 버튼은 상기 TDC 인서트의 상기 전방 및 후방 표면들 상의 각 보어들 내로 삽입될 수 있다. 상기 TDC 크로스바는 상기 하우징 전방 표면으로부터 상기 하우징 후방 표면으로 연장되는 (예를 들어, 도 21에 도시되 바와 같은, 크로스바 릴리프) 보어 내로 삽입될 수 있다. 상기 시티드 스프링 요소들과 너트는 상기 하우징의 상기 외측 표면으로부터 삽입될 수 있고, 상기 너트는 상기 TDC 풀 로드의 상기 말단 단부에 고정될 수 있다. 상기 하나 또는 그 이상의 시일들은 상기 하우징의 상기 전방 및/또는 후방 표면들에 정의되는 각 슬롯들 내에 위치할 수 있다. 이해하는 바와 같이, 일 측면에 있어서는, 상기 TDC 어셈블리는 상기 하우징과 적어도 부분적으로 일체를 이룰 수 있다; 따라서, 일 측면에 있어서, 상기 다양한 TDC 어셈블리 요소들은 상기 하우징 내에 직접 조립될 수 있다.
(게이트가 그 내에 위치하는) 상기 로터는 상기 하우징의 상기 내부 공동 내에 위치할 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 하우징 내의 또한 상기 하우징에 상대적인 일반적인 상기 로터 위치(상기 하우징 종축에 대한 상기 로터 회전축의 위치에 의해 정의되는 로터의 위치)는 상기 하우징 내의 상기 로터의 회전 운동에도 불구하고 일정하다. 따라서, 상기 로터의 상기 주위 표면과 상기 하우징의 상기 내측 벽면이 도 3에 도시된 바와 같이 가장 근접하는 지점 또는 위치가 존재한다. 특정 측면에 있어서, 이 지점은 상기 로터리 압축기의 탑 데드 센서(TDC)와 실질적으로 동일하다. 상기 TDC 시일 요소 또는 보다 특정하여 상기 TDC 표면 시일은 상기 하우징의 상기 내측 벽면과 상기 로터의 상기 주위 표면 사이에 시일을 유지하도록 작용하도록 고안되었다.
상기 편심 샤프트 및 캠은 상기 로터의 중앙에 위치하는 챔버와 상기 게이트의 상기 정의된 중공부에 삽입될 수 있다. 상기 캠은 상기 중공부에 의해 정의되는 상기 적어도 하나의 베어링 표면에 근접하여 상기 게이트의 상기 중공부내에 위치하도록 상기 편심 샤프트를 따라서 위치할 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 캠은 상기 게이트의 상기 상부 및 하부 편심 플레이트들 사이에 위치할 수 있다. 다양한 측면들에 따르면, 상기 캠의 형상은 상기 로터 보어에 의해 상기 로터 내에서 한정되는 상기 게이트가 상기 캠과 상기 상부 및 하부 편심 플레이트들과 같은 상기 게이트 중공부의 상기 적어도 하나의 베어링 표면상의 짝을 이루는 접촉점들 사이의 접촉점들에 의해 정의되는 그 반경 위치를 가지도록 선택될 수 있도록 고안되었다. 상기 로터가 상기 로터 축에 대해 회전함에 따라, 상기 게이트의 상기 원주방향 경로는 상기 로터 회전 중심에 의해 정의되고, 상기 게이트의 반경 방향 팽창은 상기 캠의 기하형상에 의해 고정된다. 이러한 방식으로, 상기 게이트의 상기 말단 단부는 상기 하우징의 상기 내측 벽면과 근접하게 이격되도록 한정되며, 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 대항하여 과도한 또는 원하지 않는 힘으로 가압력이 작용하는 것을 방지한다.
일 측면에 있어서, 상기 캠은 상기 게이트의 상기 말단 단부가 상기 하우징의 상기 내측 벽면으로부터 근접하게 이격된 거리를 유지하도록 설계되었다. 일 측면에 있어서, 상기 게이트의 상기 말단 단부는 약 0.0001 인치 내지 약 0.2000 인치의 한정된 범위에서, 약 0.0003 인치 내지 약 0.1500 인치의 한정된 범위에서, 또는 약 0.0005 인치 내지 약 0.1000 인치의 한정된 범위에서, 상기 하우징의 상기 내측 벽면에서 근접하게 이격되도록 한정된다. 다른 측면에 있어서, 상기 게이트의 상기 말단 단부는 상기 하우징 내측 표면의 직경의 0.01% 내지 15.0%의 한정된 범위에서 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 근접하게 이격되도록 한정된다.
이러한 방식으로, 상기 게이트와 상기 하우징의 상기 내측 벽면 사이의 마모와 접촉 마찰이 최소화되거나 없어질 수 있다. 본원에서 기술되는 바와 같이, 상기 게이트의 상기 말단 단부와 상기 하우징의 상기 내측 벽면(및/또는 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들의 내부 표면들) 사이의 실링은 상기 게이트 측부 시일들과 상기 게이트 정점 시일에 작용하는 상기 게이트 시일 액츄에이터의 스프링 힘에 의해 달성될 수 있다. 다른 측면들에 있어서, 상기 게이트의 상기 말단 단부와 상기 하우징의 상기 내측 벽면(및/또는 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들의 내부 표면들) 사이의 실링은 정확한 가공 및 조립 공차를 통하여 달성되는 작은 러닝 공차에 의해 달성되어, 비접촉 실링 기능을 형성하고 마찰 및 마모를 감소시킬 수 있다.
상기 편심 샤프트의 근접 부분은 상기 로터 전방 베어링을 통하여 상기 제1엔드 플레이트의 상기 샤프트에 형성된 상기 보어 내로 삽입될 수 있다. 유사하게, 상기 편심 샤프트의 말단 부분은 상기 제2엔드 플레이트를 통하여 상기 로터 후방 베어링을 통하여 삽입되고, 상기 하우징 후방 커버의 상기 짝을 이루는 보어 내로 삽입될 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 하우징 전방 스페이서가 상기 하우징 전방 커버와 상기 하우징의 상기 전방 표면 사이에 위치할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 하우징 전방 스페이서는 상기 제1엔드 플레이트가 자유롭게 회전할 수 있는 보이드를 정의할 수 있다. 유사하게, 상기 하우징 후방 스페이서는 상기 하우징 후방 커버와 상기 하우징의 후방 표면 사이에 위치할 수 있고, 상기 제2엔드 플레이트가 자유롭게 회전할 수 있는 보이드를 정의할 수 있다. 선택적으로, 상술한 바와 같이, 상기 하우징 전방 및 후방 스페이서들은 제거될 수 있으며 상기 하우징 전방 및 후방 커버들 및/또는 상기 하우징은 상기 로터리 압축기가 조립되었을 때 상기 각 보이드들을 제공하도록 구성될 수 있다.
상기 로터리 압축기는, 예를 들어 또한 한정을 의도함이 없이, 나사, 볼트, 리벳, 클램프, 너트를 갖는 압축된 스터드 등과 같은 기계적 체결 요소들과 같은 종래의 수단을 이용하여 결합되거나 조립될 수 있다. 예를 들어, 도 6 내지 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 하우징 전방 커버, 하우징 전방 스페이서, 하우징, 하우징 후방 스페이서, 및 하우징 후방 커버에 대해 보완적인 체결 홀들이 정의될 수 있다. 그러나, 임의의 수의 상기 하우징 어셈블리의 상기 요소들은 단일 기계 부품 또는 캐스팅과 일체로 형성될 수 있도록 고안되었다.
다양한 측면들에 있어서, 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들은, 상기 로터와 동시에 회전하도록, 각각 상기 로터의 상기 제1 및 제2측면들에 고정 부착될 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들은 상기 하우징의 상기 전방 및/또는 후방 표면에 정의되는 각 슬롯에 위치하는 적어도 하나의 시일에 의해 상기 하우징의 상기 전방 및 후방 표면들에 대항하여 실질적으로 실링될 수 있다. 본 측면에 있어서, 상기 게이트 측부 시일들은, 상기 로터 축에 상대적으로 고정되는 경우, 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들에 대항하여 스위핑하기 보다는 그 내측 표면들에 상대적으로 축방향으로 위 아래로 병진 운동할 수 있다. 이러한 방식으로, 실링 성능은 개선되고 마찰은 감소할 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 상기 로터 내에서 또한 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 대항하여 상기 게이트에 실링을 제공하기 위하여 임의의 수의 시일들이 사용될 수 있으며, 다양한 측면들은 본원에서 기술된 것보다 더 많은 또는 더 적은 수의 시일들을 포함할 수 있도록 고안되었다. 몇몇 측면들에 있어서, 하나 또는 그 이상의 시일들이, 예를 들어 또한 한정을 의도함이 없이, 상기 압축 챔버 또는 다른 곳으로부터의 유체 압력의 사용을 통하여, 또는 바이어스 요소들을 통하여, 또는 그 조합을 통하여, 짝을 이루는 표면들에 대항하여 가압(urged)될 수 있도록 고안되었다.
다른 측면들에 따르면, 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들은 상기 하우징에 고정 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1엔드 플레이트는 상기 하우징의 상기 전방 표면에 장착될 수 있고 상기 제2엔드 플레이트는 상기 하우징의 상기 후방 표면에 장착될 수 있다. 상기 제1엔드 플레이트와 상기 로터의 상기 제1측면 사이에 또한 상기 제2엔드 플레이트와 상기 로터의 상기 제2측면 사이에 실질적으로 유체가 침투하지 못하도록 시일을 제공하기 위한 수단이 제공될 수 있다. 본 측면에 있어서, 상기 게이트 측부 시일들은 다양한 다른 측면들에 따라 본원에서 기술되는 바와 같이 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들의 내부 표면들에 대항하여 축방향으로 또는 측방으로 이동하기보다는 이들에 대항하여 '스윕(sweep)'하도록 고안되었다. 다양한 측면들에 따르면, 더 적은 수의 시일들(예: 게이트 시일들, TCD 시일들 등)이 제공되어 상기 로터리 압축기의 구성 성분들 사이의 선택된 접촉표면에 근접한 조립 공차를 통해 실링이 효과적으로 달성되도록 고안되었다. 선택적으로, 오일리스 압축기 또는 진공 펌프는 상기 하우징에 대한 상기 게이트의 정확한 위치 설정을 통하여, 즉 상기 하우징으로부터 가까운 선택 공차를 상기 게이트의 상기 말단 단부가 유지하도록 상기 게이트의 위치를 정함으로써 원하는 성능이 달성되도록 선택된 실링 요소들을 제거함으로써 구성될 수 있다. 이러한 측면은 전형적인 시일 접촉점들에서의 마찰과 마모를 감소시킴으로써 장기간 사용을 달성할 수 있다.
동작시에, 상기 로터가 상기 하우징 내에서 회전함에 따라, 상기 게이트 어셈블리는 상술한 바와 같이 상기 제1 및 제2 위치들 근처에서 또한 그 사이에서 축방향으로 이동한다. 상기 게이트의 상기 말단 단부가 상기 로터와 상기 하우징이 가장 근접한 지점(즉, 실질적으로 상기 TDC 위치)에 접근하면, 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들의 캠 형상 프로파일은 상기 TDC 크로스바가 상기 하우징의 상기 내측 벽면으로부터 멀어지는 방향으로 외향 이동하도록 하며, 이는 상기 풀 로드가 당기는 힘을 상기 TDC 표면 시일에 가하도록 한다. 상기 TDC 표면 시일은 따라서 상기 하우징의 상기 내측 벽면에서의 또는 그 아래에서의 일 위치로 들어간다.
다른 측면에 따르면, 상술한 상기 TDC 표면 시일의 래트랙션(retraction)은 상기 TDC 위치를 지나는 상기 게이트의 이동과 실질적으로 일치할 수 있으며, 상기 게이트 정점 시일과 상기 TDC 표면 시일 사이의 접촉을 최소화하거나 제거하면서 상기 게이트가 상기 TDC 위치를 지나도록 한다. 따라서, 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들 각각의 상기 캠 형상 돌출부들은 상기 게이트가 상기 TDC 위치를 지남에 따라 상기 게이트의 어떠한 일부에 의해 달라붙고 접촉하는 것을 방지하기 위하여 소정량의 상승(lift)을 상기 TDC 표면 시일에 제공하도록 위치하고 형상을 가질 수 있다.
다양한 측면들에 따르면, 상기 TDC 표면 시일이 상기 게이트 정점 시일과 역행하여 접촉하는 것을 방지하기 위한 추가적인 수단이 제공될 수 있다. 예를 들어, (2개의 시일들이 완전히 접촉하는 것을 방지하면서) 상기 게이트가 상기 TDC 위치를 지남에 따라, 상기 게이트 정점 시일과 상기 TDC 표면 시일이 평행하지 않도록, 상기 TDC 표면 시일은 상기 하우징의 상기 전방 및 후방 표면들에 대해 (상술한 바와 같은) 일정한 각을 이루면 위치할 수 있다. 상기 TDC 표면 시일의 상기 각을 이루는 위치 설정은 또한 상기 게이트 정점 시일이 상기 TDC 표면을 수용하도록 구성된 상기 TDC 인서트에 형성된 상기 그루브 또는 시일 랜드 내로 잡히거나 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 상기 TDC 표면 시일의 리트랙션은 상기 TDC 표면 시일이 상기 TDC 인서트의 상기 그루브 내로 들어가도록 하면서, 상기 TDC 표면 시일을 지나고 이와 접촉할 때 상기 게이트 정점 시일에 의해 제공되는 미는 힘(pushing force)을 통하여 상기 게이트 점점 시일에 의해 야기될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 TDC 표면 시일은 고정된 시일일 수 있도록 고안되었다(즉, 이는 정지된 상태를 유지할 것이며 상기 TDC 인서트의 상기 그루브 또는 시일 랜드 내로 들어가지 않을 것이다). 본 측면에 있어서, 상기 게이트 정점 시일은 상기 게이트 정점 시일이 상기 "고정된" TDC 표면 시일을 지남에 따라, 상기 하우징 종축을 향하여 내측 방향으로 상기 게이트 정점 시일을 병진운동시키기 위한 수단을 갖도록 구성될 수 있다. 상기 병진운동 수단은 상기 로터가 상기 하우징 내에서 회전할 때 상기 게이트의 상기 말단 단부에 상대적으로 상기 게이트 정점 시일의 위치를 제어하도록 구성된 상기 편심 캠 상에 캠 표면을 포함할 수 있다.
(도 22A 내지 도 22B에 도시된 바와 같이) 상기 TDC 표면 시일, 측부 시일들, TDC 버튼 시일들의 형상 및 상대적인 위치설정으로 인하여, 상기 TDC 표면 시일의 리트랙션 운동은 상기 TDC 어셈블리의 다른 구성 성분들의 이동을 야기할 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 TDC 표면이 상기 풀 로드의 당기는 힘에 의하여 리트랙션됨에 따라, 상기 TDC 측부 시일들은 외부 방향으로 밀리며, 이는 다시 상기 TDC 버튼 시일들이 외부 방향으로 밀리도록 한다.
동작 시에, 일 측면에 있어서, 상기 TDC 측부 시일은 작은 접촉 영역을 따라서 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들과 결합되어, 그 접촉면에서 마모를 야기할 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 TDC 측부 시일들이 마모함에 따라, 이들은 상기 TDC 버튼 시일들과 결합되고, 이는 상기 TDC 표면 시일 위의 상기 압축 챔버를 실링한다. 또한, 동작 시에, 상기 TDC 측부 시일들은 상기 제1 및 제2 엔드 플레이트들의 상기 내측 표면들에 대항하여 각 TDC 버튼 시일들에 압력을 가하며, 이는 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들에 대항하여 상기 TDC 측부 시일의 접촉 및 압력을 한정한다. 본 측면에 있어서, 상기 각 엔드 플레이트들에 대항하는 상기 TDC 버튼과 측부 시일 접촉면의 큰 결합된 표면 영역은 가해지는 압력을 감소시키고, 이는 마모를 최소량으로 효과적으로 감소시킬 수 있다. 다른 측면에 있어서, 상기 TDC 버튼 및 측부 시일들의 예시적인 실시예는 상기 측부 시일들이 원하는 실링을 최대화하기 위한 상기 버튼 시일의 상기 접촉면에 대항하여 실질적으로 항상 가압되도록 한다.
동작 시에, (공기 또는 다른 기체 흡입, 액체 흡입 등과 같은) 유체 흡입이 상술한 다양한 유입 포트들을 거쳐 달성된다. 예를 들어, 유입 포트(들)가 상기 제2엔드 플레이트에 형성되는 유입 포트와 실링된 상태로 유체 연통되는 상기 하우징 후방 커버에 형성될 수 있다. 상기 제2엔드 플레이트의 상기 유입 포트는 상기 로터의 상기 유입 포트와 유체 연통될 수 있다. 다라서, 공기와 같은 유체가 상기 로터리 압축기의 상기 흡입 챔버 내로 이동될 수 있다. 이해하는 바와 같이, 상기 로터의 초기 회전시에는, 유체가 상기 게이트의 후방에 정의된 상기 로터리 압축기의 상기 흡입 챔버 내로 끌려 들어갈 것이다. 초기 회전이 끝날 때에는, 상기 게이트가 상기 TDC 위치를 지날 때, 상기 초기 회전의 상기 흡입 챔버 내로 끌려 들어간 유체는 다음 회전의 상기 압축 챔버 내의 유체가 된다.
상기 공기(또는 다른 유체) 통로를 통하여, 상기 로터의 상기 회전에 의하여 또한 예를 들면, 공기가 상기 로터 어셈블리의 이동에 의하여(즉, 상기 게이트 후방의 상기 흡입 챔버 체적이 팽창함에 따라) 형성되는 저압(예를 들어, 진공) 힘에 의하여 상기 흡입 챔버 내로 자연적으로 펌핑되거나 빨려들어갈 수 있다. 또한, 공기가 상기 로터의 측면을 통하여 상기 흡입 챔버 내로 들어가도록 함으로써, 알려진 압축기들에서보다 작동 챔버(working chamber)를 채우는데 적은 유동 관성이 필요하다. 더욱이, 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전함에 따라, 공기가 상기 로터 측면의 상기 유입 포트에 의해 상기 흡입 챔버 내로 가로놓일("laid out") 수 있다. 상기 공기의 각 요소는 그 경로로부터 추가적인 공기를 밀 필요 없이 상기 흡입 챔버 내로 들어가며, 이는 알려진 포펫/플래퍼 밸브들(poppet and flapper valves)의 경우와 같다. 대신, 공기의 각 요소는 상기 로터의 운동에 의해 형성되는 압력 구배에 의해 상기 흡입 챔버 내로 당겨진다.
팽창 모드 동작시에, 유체 유동이 상기 로터를 통하여 또한 그 주위로부터 밖으로 상기 게이트에 근접하게 또한 그 후방에 제공되는 포트를 통하여 상기 팽창 챔버 내로 보내질 수 있다. 본 측면에 있어서, 상기 게이트에 대항하여 가압하는 유체는 모든 이전에 분사된 유체를 통하여 그 가압력을 전달할 필요가 없으며, 차라리 새로이 충전된 유체 압력이 항상 상기 게이트의 말단 단부에 근접하여 또한 그 후방에 공급될 수 있다.
다른 측면에 있어서, 공기(또는 다른 유체)의 흡입은 상기 로터가 상기 유입되는 공기에 의해 냉각되도록 하며, 이는 본원에서 기술되는 다양한 측면들에 따라 조립되는 로터리 압축기의 수명과 효율에 도움이 될 수 있다.
일 측면에 있어서, 상기 로터리 압축기의 압축비는 본원에서 기술되는 상기 유입 및 유출 포트들의 선택적인 위치 설정에 의해 결정될 수 있다. 상기 로터리 압축기 내에서의 상기 로터의 완전한 회전은 거의 완전한 360도 흡입과 압축 "스트로크"를 제공할 수 있다. 이는 상기 유입 및/또는 유출 포트들의 선택적인 위치를 통하여 고정된 방식으로 변경될 수 있다. 선택적으로, 상기 로터리 압축기의 스트로크는 또한 이동하는 포트 위치를 이용하여 실시간으로 변경되거나 가변될 수 있다. 본 측면에 있어서, 종래의 셔터들, 슬라이딩 포트들, 슬리브들, 또는 회전시에 상기 로터의 위치에 대해 상기 포트들(유입 포트들, 유출 포트들, 또는 양자)의 위치를 변경시키기 위한 사한 수단이 상기 로터리 압축기의 스트로크를 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 마찬가지로, 상기 흡입 챔버 내로 유입되는 유체의 양은 유사한 수단을 이용하여 가변적일 수 있도록 고안되었다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 로터 보어 내에서 상기 게이트의 근접 부분이 축방향으로 이동하는 것을 관찰하는 것이 상상되는 바와 같이, 상기 게이트의 저부(즉, 상기 게이트가 말단 단부에 반대측의 근접 부분)이 제어 밸브, 펌프 등으로서 사용될 수 있다. 본 측면에 있어서, 상기 로터 보어는 막힘 보어(blind bore)일 수 있다. 따라서, 상기 보어의 닫힌 저부에서, 닫힌 작동 체적이 형성될 수 있으며, 상기 게이트의 축방향 상하 운동은 이 닫힌 작동 체적의 체적을 팽창시키고 수축시킬 것이다. 상기 보어의 상기 저부에서 펌프 또는 압축기의 기능을 발휘하도록 하기 위해, 이 팽창 및 수축이 선택된 밸브들, 포트들, 및 유사한 펌프들 또는 압축기들의 유사한 구성 성분들을 통하여 사용될 수 있다. 마찬가지로, 상기 게이트의 상기 근접 부분은 선택된 위치들에서 상기 로터 보어 내에 형성되는 포트들의 사용을 통하여 슬라이딩 밸브 또는 슬리브 밸브로서 사용될 수 있다.
다양한 측면들에 따르면, 상기 게이트의 저부 또는 근접부는 추가적인 게이트로서 작용하도록 구성될 수 있으며, 상기 게이트의 상기 내측 벽면과 접촉하도록 구성된 게이트 시일 어셈블리(즉, 상기 게이트의 상기 근접 단부에서 각 슬롯 내에 위치하는 게이트 정점 시일 및 게이트 측부 시일들)를 포함할 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 게이트의 수를 2배로 함으로써, 상기 로터리 압축기 내의 챔버의 수가 2배로 될 수 있다. 추가적인 유입 및 유출 포트들은 펌핑 효율을 최대화하기 위하여 상기 로터리 압축기 내로 또는 그로부터 밖으로 유체 유동이 이루어지도록 상기 로터 및/또는 하우징 내에 제공될 수 있다. 또 다른 측면에 있어서, 복수의 게이트들이 상기 로터리 압축기의 흡입, 압축, 및/또는 펌핑 기능들을 증대시키기 위하여 제공될 수 있다.
도 28을 참조하면, 로터리 압축기의 예시적인 윤활 시스템이 도시되어 있다. 일 측면에 있어서, 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들의 반경 방향 에지들은 상기 로터가 회전함에 따라 상기 조립된 로터리 압축기의 하부 부분들에 위치하는 오일 배스를 통과하도록 구성되어 있다. 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들의 상기 부분들에 고착되는 오일은 상기 조립된 로터리 압축기의 상기 상부 부분들 내로 유입된다. 상기 오일이 상기 상부 부분들 내로 유입됨에 따라, 상기 하우징 시일들은 오일로 젖게 되고, 오일은 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들과 상기 하우징 전방 및 후방 커버들 사이의 실질적으로 개방된 보이드 내로 유입된다. 이러한 예시적인 윤활 시스템은, 예를 들어, 내부적으로 윤활되는 압축기 또는 펌프와 함께 사용될 수 있다. 오일 배스는 생략되고 상기 로터리 압축기에 의해 압축되고 펌핑되는 작동 유체는 윤활제로서 작용할 수 있도록 고안되었다. 다른 측면들에 있어서, 상기 다양한 시일들과 접촉면들을 포함하는 상기 로터리 압축기용에 필요한 윤활을 제공하기 위하여 윤활유가 상기 작동 유체와 혼합될 수 있다.
다양한 측면들에 따르면, 주위 공기가 냉각 핀에 접근하고 상기 장치로부터 상기 주위 공기 내로의 열전달을 향상시키도록, 한정을 의도함이 없이, 상기 하우징, 제1 및 제2엔드 플레이트들, 및/또는 다른 위치들의 외부의 선택된 위치에 있는 냉각 핀들과 같은 상기 로터리 압축기를 냉각시키기 위한 수단이 제공될 수 있다. 다른 측면들에 있어서, 원하는 냉각을 달성하기 위하여, 공기대 공기, 액체대 공기, 공기대 액체, 또는 액체대 액체 냉각 과정들과 결합되는 특정 냉각 회로들이 제공될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 흡입 공기는 이러한 영역들로부터의 또는 상기 흡입 공기 스트림 내로의 히트 플럭스를 증가시키기 위하여 상기 로터리 압축기의 고온 성분들에 제공되는 통로들을 통하여 유동될 수 있다. 일부 측면들에 있어서, 상기 로터리 압축기 상에서의 공기 흐름을 용이하게 하기 위하여 외부 팬이 제공될 수 있다. 선택적으로, 원하는 수준의 냉각을 제공하기 위하여 오일 냉각 회로가 사용될 수 있다. 일부 측면들에 있어서, 상기 배출 스트림 내의 공기에 의해 운반되는 오일이 제거되고, 냉각되고, 상기 장치 내로 다시 순환하도록 상기 유출 공기가 공기조화되는 상기 오일 냉각 회로에 오일 분리 장치가 결합될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 측면에 있어서, 상기 게이트 캠의 상기 반대측의 베어링 표면들은 상기 로터 내에서 상기 게이트가 축방향으로 이동하도록 편심 캠과 상호작용한다. 다른 측면에 따르면, 도 31, 도 32A, 및 도 32B에 도시된 바와 같이, 커텍팅 로드 어셈블리가 상기 게이트가 축방향으로 이동하도록 상기 편심 캠과 상호작용하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 32A 및 도 32B에 도시된 바와 같이, 커넥팅 로드(191)가 상기 게이트의 상기 말단 단부에 근접한 (예를 들어 또한 한정을 의도함이 없이 핀(192)을 가지고) 상기 게이트(260)에 부착될 수 있다. 상기 커넥팅 로드는 상기 게이트의 상기 중공부 내로 하향 연장될 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 중공부 내로 연장되는 상기 커넥팅 로드의 상기 부분은 상기 캠을 수용하도록 크기와 형상을 갖는 홀을 정의한다. 상기 로터가 상기 로터축에 대해 회전함에 따라, 상기 커넥팅 로드는 마찬가지로 상기 캠에 대해 회전할 것이며, 따라서 상기 로터 보어 내에서 상기 게이트가 축방향으로 이동되도록 한다.
도 33A, 도 33B, 및 도 34를 참조하면, 또 다른 측면에 따라서, 상기 게이트(360)에 있는 캠 팔로어 메커니즘에 의해 상기 게이트가 축방향으로 이동하게 된다. 본 측면에 있어서, 한정을 의도함이 없이, 캠(328)은 도 33A에 도시된 비원형 형상과 같은 임의의 형상을 가질 수 있도록 고안되었다. 롤러를 구비하는 캠 팔로어 메커니즘이 상기 롤러가 상기 캠과 상호작용하기 위하여 상기 게이트의 상기 중공부 내로 연장된 상태로 상기 게이트에 제공될 수 있다. 도 33B 및 도 34에 도시된 바와 같이, 상기 롤러를 상기 캠의 표면에 대항하여 가압하기 위하여 스프링(394)이 제공될 수 있다. 상기 로터가 상기 로터 축에 대해 회전함에 따라, 상기 롤러는 상기 캠을 팔로잉할 것이며, 따라서 상기 로터의 상기 보어 내에서 상기 게이트가 축방향으로 이동하게 된다. 도면들에 도시된 바와 같이, 본 측면에 있어서, 한정을 의도함이 없이, 상기 하우징은 도 33에 도시된 비원형 형상에 한정되지 않는 임의의 단면 형상을 갖는 내부 공동을 정의할 수 있도록 고안되었다.
예시적으로 도시된 바와 같이, 본원에서 기술되는 다양한 실시예들에서는, 상기 게이트의 상기 말단 단부가 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전함에 따라 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 근접하게 이격되도록 한정될 수 있도록, 상기 하우징의 상기 내부 공동의 형상이 상기 캠의 형상을 보완하도록 선택될 수 있으며, 그 반대의 경우도 가능하다.
다양한 다른 측면들에 따르면, 상기 로터리 압축기는 하나 또는 그 이상의 게이트들을 포함하고 및/또는 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 근접하게 이격되도록 되어 있는 하나 또는 그 이상의 단부 부분들을 포함하는 게이트 어셈블리들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 35A 및 도 35B에 도시된 바와 같이, 상기 로터리 압축기는 이중 단부 게이트(dual end gate)(460)를 포함할 수 있다. 본 측면에 있어서, 상기 로터의 상기 보어는 상기 이중 단부 게이트(460)를 수용하기 위하여 상기 로터를 완전히 통하여 연장되도록 구성될 수 있으며, 상기 이중 단부 게이트는 상기 로터(450)에 미끄럼 운동 가능하게 장착되고 축방향으로 이동이 가능하다. 상기 이중 단부 게이트는 말단 단부와 반대측의 근접 단부를 가질 수 있다. 상기 이중 단부 게이트는 상기 이중 단부 게이트의 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제1거리에 위치하는 제1위치와 상기 이중 단부 게이트의 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제2거리에 위치하는 제2위치에 근처에 또한 그 사이에서 상기 로터 보어 내에서 축방향으로 이동가능하다. 상기 제1위치에서, 상기 이중 단부 게이트의 상기 근접 단부는 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 실질적으로 제2위치에 위치하고, 상기 제2위치에서, 상기 이중 단부 게이트의 상기 근접 단부는 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 실질적으로 제1위치에 위치하도록 고안되었다. 상기 이중 단부 게이트의 상기 말단 단부 및 근접 단부 각각은 상기 로터가 상기 로터축에 대해 회전할 때 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 근접하게 이격되도록 한정될 수 있다.
일 측면에 있어서, 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전함에 따라, 상기 로터(450)의 상기 주위 표면의 적어도 일부분들, 상기 하우징(410)의 상기 내측 표면의 일부분들, 및 상기 이중 단부 게이트(460)의 상기 말단 단부에 인접하는 상기 이중 단부 게이트의 변하는 부분들은 체적이 변하는 제1압축 챔버를 정의한다. 유사하게, 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전함에 따라, 상기 로터의 상기 주위 표면의 적어도 일부분들, 상기 하우징의 상기 내측 표면의 일부분들, 및 상기 이중 단부 게이트의 상기 말단 단부에 인접한 상기 이중 단부 게이트의 변하는 부분들은 체적이 변하는 제2압축 챔버를 정의한다.
또 다른 측면에 따르면, 적어도 하나의 유입 포트(475)가 상기 이중 단부 게이트 어셈블리(dual end gate assembly)에 형성될 수 있다. 특정 측면에 있어서, 유입 포트가 상기 이중 단부 게이트의 말단 및 근접 단부들 각각에 형성된다. 일 측면에 있어서, 상기 말단 단부는 상기 제1압축 챔버와 유체 연통되는 적어도 하나의 유입 포트를 정의할 수 있다. 다른 측면에 있어서, 상기 근접 단부는 제2압축 챔버와 유체 연통되는 적어도 하나의 유입 포트를 정의할 수 있다. 또 다른 측면에 있어서, 상기 말단 단부 및 근접 단부 각각은 상기 제1압축 챔버와 상기 제2압축 챔버에 각각 유체 연통되는 적어도 하나의 유입 포트를 정의할 수 있다.
다양한 측면들에 따르면, 상기 로터리 압축기는 상기 이중 단부 게이트의 상기 말단 및 근접 단부들 각각에 있는 상기 적어도 하나의 유입 포트를 선택적으로 열고 닫기 위한 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들어 또한 한정을 의도함이 없이, 도 35B의 단면도에 도시된 바와 같이, 상기 이중 단부 게이트의 상기 유입 포트(들)(475)는 상기 로터의 상기 보어 내에서의 상기 이중 단부 게이트의 축방향 이동 중의 소정의 위치에서, 제2엔드 플레이트(451b)로 한정됨이 없이 그와 같은, 상기 로터리 압축기의 엔드 플레이트의 각 유입 포트(457)와 정렬되도록 구성될 수 있다. 이 소정의 위치에서, 상기 게이트 유입 포트(들)(475)는 상기 제2엔드 플레이트의 상기 유입 포트와 상기 제1 및 제2압축 챔버들 각각 사이에 흡입 통로를 제공할 수 있다. 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전하여 상기 로터 보어 내에서 상기 이중 단부 게이트가 축방향으로 이동할 수 있게 함에 따라, 상기 흡입 통로는 상기 게이트 유입 포트(들)(475)와 상기 엔드 플레이트 유입 포트(들)(457)의 각각 정렬 또는 비정렬에 기반하여 선택적으로 열리고 닫힐 수 있다.
도 36에 도시된 바와 같이, 상기 이중 단부 게이트(460)는 상기 캠(428)의 일부분들과 선택적으로 접촉하도록 구성된 적어도 하나의 베어링 표면을 갖는 중공부(461)를 정의할 수 있다. 상기 이중 단부 게이트의 상기 말단 단부와 반대측의 근접 단부는 각각 각 게이트 정점 시일(466)을 수용하기 위한 슬롯(464)을 정의할 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 게이트 정점 시일(466)은 각각 상기 제1 및 제2엔드 플레이트들과 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 대항하여 상기 게이트의 측부 및 정점 실링을 제공하도록 구성된 유니터리 시일일 수 있다. 선택적으로, 도 18A에 대해 기술된 상기 게이트를 참조하여 논의되는 바와 같이, 게이트 정점 시일과 측부 시일들이 제공될 수 있다. 다른 측면에 따르면, 상기 이중 단부 게이트 어셈블리의 각 단부 부분은 각 게이트 실링 요소(472)를 수용하기 위한 적어도 하나의 그루브(471)를 정의할 수 있다.
일 측면에 있어서, TDC 어셈블리가 상술한 바와 같은 상기 하우징 내에 제공될 수 있다. 물론, 도 35A 및 도 35B에 도시된 바와 같이, 상기 하우징은 TDC 어셈블리 없이 제공될 수 있다. 본 측면에 있어서, 상기 하우징과 상기 로터 및/또는 게이트들 사이의 실링이 작은 제조 공차 또는 다른 수단에 의해 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 이중 단부 부분들을 갖는 게이트가 유니터리 이중 단부 게이트 어셈블리로서 형성될 수 있다. 선택적으로, 예를 들어, 도 37 및 도 38을 참조하면, 각각 상기 편심 캠(528)과 작동적으로 상호작용하는 제1게이트 부분(560a) 및 제2게이트 부분(560b)을 포함하는 이중 게이트 어셈블리가 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2게이트 부분들 각각은 상기 로터가 상기 로터축에 대해 회전함에 따라 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 근접하게 이격되도록 한정될 수 있는 각 말단 단부를 포함할 수 있다. 예시적인 게이트 어셈블리(160)에 대해 상술한 바와 같이, 상기 이중 게이트 어셈블리의 각 게이트 부분(560a,560b)은 상기 캠(528)의 일부분들과 선택적으로 접촉하도록 된 적어도 하나의 베어링 표면을 갖는 중공부를 정의할 수 있다. 상기 적어도 하나의 베어링 표면은 각 게이트 부분들에 가공되고 및/또는 상술한 바와 같은 상부 및 하부 편심 플레이트에 의해 제공되는 한 쌍의 반대측의 베어링 표면들을 포함할 수 있다. 일 측면에 있어서, 상기 제1 및 제2게이트 부분들 각각은 도 17에 도시된 상기 게이트에 대해 기술된 바와 같이 적어도 일부가 곡선을 이루는 한 쌍의 반대측의 베어링 표면들을 포함할 수 있다. 상기 로터가 상기 로터축에 대해 회전함에 따라, 상기 제1 및 제2게이트 부분들(560a,560b) 각각은 상기 로터 보어 내의 상기 제1 및 제2게이트 부분들이 축방향으로 이동할 수 있도록 상기 캠(528)과 작동적으로 상호작용할 수 있어, 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 대한 상기 게이트 부분들 각각의 말단 단부의 위치를 효과적으로 조절할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 로터리 압축기는 도 39 및 도 40에 도시된 바와 같이 4중 게이트 어셈블리(quad-gate assembly,660)를 포함할 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 4중 게이트 어셈블리는 2개의 듀얼 측부 어셈블리들을 포함할 수 있으며, 각각은 반대측의 단부 부분들을 가지며 상기 캠(628)이 일부분들과 선택적으로 접촉하도록 구성된 적어도 하나의 베어링 표면을 갖는 실질적으로 중앙의 중공부를 정의한다. 상기 이중 측부 게이트 어셈블리들은 상기 캠이 상기 이중 측부 게이트 어셈블리들 각각의 중공부에 위치하도록 서로 실질적으로 수직을 이루도록 위치할 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 로터(650)의 상기 주위 표면의 적어도 일부분들, 상기 하우징(610)의 상기 내측 벽면의 일부분들, 및 상기 이중 측부 게이트 어셈블리들의 각 단부 부분에 근접한 상기 4중 게이트 어셈블리(660)의 변하는 부분들은 다수의 흡입 및/또는 압축 챔버들을 정의할 수 있다.
실험 결과
프로토타입 로터리 압축기가 도 4A 및 도 4B에 도시된 바와 같이 구성되었다. 상기 하우징의 상기 내부 공동은 129.5mm의 내경을 가진다. 상기 로터리 압축기의 스위핑된 체적(swept volume)은 98cm3이고, 공차 체적은 3.8cm3이며, 압축비는 26:1이다. 수회의 테스트가 상기 로터리 압축기를 사용하여 수행되었으며, 상기 테스트로부터의 데이터는 도 41에 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 테스트는 흡입 밸브를 가지고 1800rpm 및 2000 rpm에서 수행되었으며, 추가적인 테스트가 흡입 밸브 없이 1800rpm 및 2000 rpm에서 수행되었다. 체적 효율(ηvol)과 등엔트로피 효율(ηis)은 다음과 같은 방정식으로 계산되었다.
Figure 112010026400771-pct00001
Figure 112010026400771-pct00002
여기서,
Figure 112010026400771-pct00003
는 측정된 질량 유속(kg/s)이고, υ1은 상태지점 1(m3/kg)에서의 비체적이고,
Figure 112010026400771-pct00004
는 이론적인 체적 유속(m3/s)이고, h1은 상태지점 1(kJ/kg)에서의 엔탈피이고, h2s는 등엔트로피 압축 과정(kJ/kg)용의 상태지점 2에서의 엔탈피이고,
Figure 112010026400771-pct00005
는 압축기로의 입력 동력(W)이다.
프로토타입의 "데드 헤드" 압력 능력을 측정하기 위하여 추가적인 테스트가 수행되었다. 1200rpm에서, 38:1을 초과하는 압축비가 기록되었다. 이 테스트의 결과는 도 42에서 알 수 있다.
본 발명의 범위 및 사상을 이탈하지 않고 다양한 변형 및 변화가 본 발명에서 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명하다. 본 발명의 다른 측면들은 본원에 기재된 본 발명의 명세서 및 실무를 고려하여 당업자에게 자명할 것이다. 상기 명세서와 예들은 본 발명의 진정한 범위 및 사상이 하기의 청구항에 의해 지시되면서 단지 예시적으로 고려되도록 의도하고 있다.

Claims (74)

  1. 내측 벽면을 갖는 내부 공동을 정의하고, 상기 내측 벽면을 양분하는 하우징 평면을 가로지르는 방향으로 연장되는 하우징 종축을 가지며, 전방 표면과 반대측의 후방 표면을 가지는 하우징;
    주위 표면을 가지며 상기 하우징의 상기 내부 공동 내에 위치하고, 상기 하우징 종축에 대해 편심된 로터 회전축에 대해 회전하도록 이루어지고, 제1측면과 반대측의 제2측면을 가지는 로터; 및
    말단 단부를 가지며, 상기 로터 내에 미끄럼 운동 가능하게 장착되어, 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제1거리만큼 떨어져 있는 제1위치와 상기 말단 단부가 상기 로터의 상기 주위 표면으로부터 제2거리만큼 떨어져 있는 제2위치 근방에서, 또한 상기 제1위치와 상기 제2위치 사이에서 상기 로터에 대하여 반경방향으로 병진운동하고, 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전함에 따라 상기 말단 단부는 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 근접하게 이격되는 게이트; 그리고
    상기 로터의 상기 제1 및 제2측면들에 장착되어 같이 회전하는 한 쌍의 엔드 플레이트들;을 포함하고;
    상기 로터의 상기 주위 표면의 적어도 일부분들, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들의 일부분들, 그리고 상기 내측 벽면의 일부분들, 및 상기 게이트의 상기 말단 단부에 근접한 상기 게이트의 변화하는 일부분들은 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전함에 따라 변화하는 체적을 가지는 유체 챔버를 형성하며, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들 중의 제1엔드 플레이트의 일부분들은 상기 하우징의 상기 전방 표면의 일부분들과 실링되게 미끄럼 접촉하고, 상기 한 쌍의 엔드 플레이트들 중의 제2엔드 플레이트의 일부분들은 상기 하우징의 상기 후방 표면의 일부분들과 실링되게 미끄럼 접촉하는 유체 챔버를 정의하는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로터는 상기 로터의 주위 표면 내에서 연장되는 보어축을 갖는 보어를 정의하고, 제1위치와 제2위치 근방에서, 또한 제1위치와 제2위치 사이에서 상기 보어축을 따라서 축방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 게이트는 캠의 일부분들과 선택적으로 접촉하기 위한 적어도 하나의 베어링 표면을 갖는 중공부를 정의하며, 상기 게이트의 상기 말단 단부는 0.0001 인치 내지 0.2000 인치의 한정된 범위에서 상기 하우징의 상기 내측 벽면으로부터 근접하게 이격되도록 한정되어 있는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 로터는 캠을 회전 가능하게 수용하기 위한 중앙에 위치하는 챔버를 정의하고, 상기 보어축은 상기 챔버의 중심을 양분하며, 상기 적어도 하나의 베어링 표면은 한 쌍의 반대측의 베어링 표면들을 포함하고, 그리고 상기 게이트의 상기 한 쌍의 반대측의 베어링 표면들은 상기 보어 축을 가로지르도록 배치되는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 한 쌍의 반대측의 베어링 표면들은 상기 게이트의 종축을 따라서 서로 이격되어 있으며 캠 축에 대해 서로 반대측에 위치하는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 로터의 상기 주위 표면의 적어도 일부분들, 상기 내측 벽면의 일부분들, 및 상기 게이트의 상기 말단 단부에 근접한 상기 게이트의 변화하는 일부분들은 상기 로터가 상기 로터 회전축에 대해 회전함에 따라 변화하는 체적을 갖는 유체 챔버를 정의하는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 로터는 상기 로터의 상기 주위 표면에 대해 상대적인 상기 게이트의 한정된 축방향 이동을 위하여 상기 게이트의 선택된 부분들에 작용하는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 게이트의 상기 말단 단부는 상기 하우징 내측 표면의 직경의 0.01%와 15.0% 사이의 한정된 범위에서 상기 하우징의 상기 내측 벽면으로부터 근접하게 이격되도록 한정되어 있는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 게이트의 상기 말단 단부는 슬롯을 정의하고, 상기 게이트의 상기 슬롯에서 이동 가능한 적어도 하나의 평면 부재를 포함하는 시일 어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 로터리 유체 변위 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 시일 어셈블리는 상기 로터가 회전함에 따라 상기 적어도 하나의 평면 부재의 외측 에지를 상기 하우징의 상기 내측 벽면과 미끄럼 접촉하도록 유지시키기 위하여 상기 적어도 하나의 평면 부재에 선택적으로 작용하는 바이어스 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 시일 어셈블리는 상기 로터가 회전함에 따라 상기 적어도 하나의 평면 부재의 외측 에지를 상기 하우징의 상기 내측 벽면과 미끄럼 접촉하도록 유지시키기 위하여 상기 적어도 하나의 평면 부재에 선택적으로 작용하는 바이어싱 힘을 가하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 평면 부재의 질량은 상기 게이트의 질량의 10% 이하인 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 내부 공동 내에서 캠 축에 대해 위치하며, 상기 제1 및 제2위치들의 근방에서의 또한 상기 제1 및 제2위치들 사이에서의 상기 게이트의 축방향 이동을 위하여 상기 게이트의 일부분들과 선택적으로 결합하는 캠을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 로터는 상기 로터의 상기 주위 표면에 대해 상대적인 상기 게이트의 한정된 축방향 이동을 위하여 상기 게이트의 선택된 부분들에 작용하는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1엔드 플레이트와 상기 하우징의 상기 전방 표면 사이에서, 또한 상기 제2엔드 플레이트와 상기 하우징의 상기 후방 표면 사이에서 유체가 침투할 수 없도록 시일을 제공하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 내측 벽면과 상기 로터의 상기 주위 표면 사이의 최소 러닝 공차 위치에 인접하여 상기 하우징의 상기 내측 벽면으로부터 외향 연장되는 시일 요소를 더 포함하며, 상기 시일 요소의 에지는 상기 로터의 상기 주위 표면과 선택적으로 미끄럼 접촉하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 로터가 회전함에 따라 상기 게이트의 상기 말단 단부가 상기 시일 요소 상에서 지나갈 때 상기 시일 요소의 상기 에지가 상기 하우징의 상기 내측 벽면에 또는 그 아래에 있도록 상기 하우징 내에서 상기 시일 요소를 철수시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 시일 요소는 상기 하우징 평면에 대해 어느 각을 이루고 위치하는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  19. 제6항에 있어서,
    상기 로터의 상기 보어는 원통형 단면을 가지며, 상기 게이트의 적어도 일부분들은 상기 로터의 상기 보어에 상보적인 원통형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
  20. 제2항에 있어서,
    상기 로터, 상기 게이트, 및 상기 하우징 중 적어도 하나는 상기 유체 챔버와 유체 연통되는 적어도 하나의 유입 포트와 적어도 하나의 유출 포트를 가지는 것을 특징으로 하는 로터리 유체 변위 어셈블리.
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