WO2013152730A1 - 转子压缩机、转子发动机及转子汽轮机 - Google Patents

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WO2013152730A1
WO2013152730A1 PCT/CN2013/074083 CN2013074083W WO2013152730A1 WO 2013152730 A1 WO2013152730 A1 WO 2013152730A1 CN 2013074083 W CN2013074083 W CN 2013074083W WO 2013152730 A1 WO2013152730 A1 WO 2013152730A1
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rotor
sub
cylinder
main rotor
main
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Application number
PCT/CN2013/074083
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English (en)
French (fr)
Inventor
刘千省
Original Assignee
Liu Qiansheng
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Liu Qiansheng filed Critical Liu Qiansheng
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/36—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movements defined in sub-groups F01C1/22 and F01C1/24
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • F01C21/106—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with a radial surface, e.g. cam rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines

Definitions

  • the invention relates to a rotor compressor, a rotor engine and a rotor turbine. Background technique
  • the existing steam turbine rotor rotates at high speed under the push of high-pressure steam, not only to withstand the force of the steam flow and the stress caused by the centrifugal force of the blade and the impeller itself, but also with the thermal stress caused by the temperature difference.
  • the working condition of the rotor has a great influence on the safety and economic operation of the steam turbine.
  • the blade is the largest and most diverse part of the turbine, and its structure, material and assembly quality have a significant impact on the safety and economics of the turbine. In the accident of a steam turbine, the blade accident accounts for about 60% ⁇ 70%, so it must be given enough attention.
  • the blades should have good flow characteristics, sufficient strength, satisfactory rotational characteristics, reasonable structure and good processability. These requirements make the blade processing process more complex, the yield is lower, and the failure rate is higher.
  • the general engine is a reciprocating engine.
  • the piston reciprocates linearly in the cylinder.
  • a crank-link mechanism In order to convert the linear motion of the piston into a rotary motion, a crank-link mechanism must be used. Analyze the work process of the reciprocating engine: When the compressed air reaches the top dead center, the gas deflagrates. At this time, the pressure of the gas is the largest, but the crank and the connecting rod are almost straight, although the pressure of the gas is the largest, but the position of the crank is The force arm is small, so the torque generated by the engine is not large at this time. As the cranking arm of the crank gradually increases, when the crank turns to be perpendicular to the direction of movement of the piston, the arm reaches a maximum value and then gradually becomes smaller.
  • the German Fergus Wankel developed a rotary piston engine in 1957. After many improvements and improvements, it has developed into a more mature rotary engine and is obtained on the Mazda company's car. application.
  • the rotor engine is mainly composed of an elliptical cylinder and a triangular rotor disposed therein. The space inside the elliptical cylinder is always divided into three working chambers by the triangular rotor, and the working chamber is also rotated when the triangular rotor rotates.
  • the piston itself is a vibration source, and at the same time, the valve mechanism also produces annoying mechanical noise, and the vibration generated by the smooth rotation of the rotor engine is relatively small, and there is no valve mechanism, so it can be more Smooth and quieter operation.
  • the Wankel rotary engine also has irreparable defects due to its special structure. First, the structure of the combustion chamber cannot be structurally optimized according to the function, so that the fuel cannot be fully burned, and the force arm and time for the work of the rotor are compared.
  • the primary technical problem to be solved by the present invention is to provide a novel rotor compressor which has a simple structure, no reciprocating motion, stable operation, no vibration, no noise, and high compression efficiency.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a novel rotor engine which has a simple structure, high fuel work efficiency, no eccentricity in the transmission system between the rotor and the output shaft, and many advantages of the Wankel rotary engine.
  • Still another technical problem to be solved by the present invention is to provide a new type of rotor turbine having a simple structure, stable operation, and high utilization of steam kinetic energy.
  • the rotor compressor of the present invention comprises a cylinder block, a main rotor and at least two sub-rotors.
  • the main rotor and the sub-rotor are longitudinally disposed inside the cylinder block, and the main rotor is coaxially arranged with the cylinder block, and the axial ends of the cylinder block are provided Large end cap, one end of the main rotor is connected to the power system,
  • the sub-rotor is a cylinder having a cross section substantially crescent-shaped, the outer radius of the sub-rotor cross section is r, and the outer circumference center 0' of the sub-rotor and the two sharp corners J, J' of the sub-rotor form a sub-rotor opening angle ⁇ , between the two sharp corners J, J' of the sub-rotor, there are curves ⁇ and / ' symmetrical with respect to the bisector of the sub-rotator ⁇ angle, and the curves ⁇ and / ' constitute the inner arc surface JJ' of the sub-rotor,
  • the main rotor is generally a cylinder having a cross-sectional radius R, and a center-to-center distance between the center 0 of the main rotor and the center 0' of the outer circumference of the sub-rotor is L, R+r>L>R, and the outer wall of the main rotor Uniformly distributed with the same number of arc grooves as the number of sub-rot
  • the / 2 and / 2 ' curves on both sides of the bump ⁇ are respectively provided with a first exhaust port and a second air inlet, respectively, on the / 2 and / 2 ' curves on both sides of the bump T' a second exhaust port and a first exhaust port are disposed, and the first exhaust port and the second exhaust port are respectively provided with a first exhaust valve and a second exhaust valve,
  • the utility model further comprises a sub-rotor driving device for driving the rotor rotor to rotate.
  • the sub-rotor driving device drives the sub-rotor to rotate in the opposite direction of the center 0', and the bumps T and T' are in contact with the outer wall of the main rotor during the rotation.
  • the rotational angular velocity of the sub-rotor is ⁇ times the rotational angular velocity of the main rotor, and the ⁇ is an even multiple of the number of inner convex groups
  • the rotor compressor of the present invention wherein the curves / 2 and / 2 ' are the trajectories of the sharp angles J and J' when the sub-rotor rotates with the main rotor, and the curves / 2 and / 2 ' are orthogonal coordinates of the X-axis at TOT'
  • the coordinate equation in the system is:
  • V - L*Sin a *Sin ( (1- N) * a ) + (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Cos ( (1- N) * a ),
  • the rotor compressor of the present invention wherein the sub-rotor driving device comprises a small end cap, a gear and a ring gear, the inner ends of the large end caps are respectively fixedly connected with the axial ends of the main rotor, and the large end cap is provided There is a through hole adapted to rotate the small end cap therein, the inner end of the small end cover is fixedly connected with the axial ends of the sub rotor, and the outer end of the small end cover is connected with a gear shaft coaxial with the sub rotor
  • the outer end of the gear shaft is connected with a gear through a through hole, and the two ends of the cylinder body extend outwardly with a boss, the ring gear is fixedly mounted on the boss of the cylinder body, and the ring gear is coaxial with the main rotor
  • the gear meshes with the ring gear, wherein the base circle radius of the ring gear is N times the radius of the gear base circle.
  • the rotor compressor of the present invention further includes an input shaft fixed
  • the rotor compressor of the present invention further includes a cooling system including a first cooling chamber disposed in the wall of the cylinder, a second cooling chamber disposed in the main rotor, and a third cooling chamber disposed in the sub-rotor
  • the first cooling chamber is in communication with the coolant tank through a coolant inlet and outlet disposed on the wall of the cylinder, and the second cooling chamber and the third cooling chamber are disposed through the large end cover, the small end cover, and the The through cooling passages on the arms and the input shaft communicate with the coolant tank.
  • the rotor compressor of the present invention further includes an outer end cap fixedly coupled to the outer end of the boss, the outer end of the input shaft passing through the shaft hole in the outer end cap.
  • a gasket is arranged between the outer end cover and the boss connecting portion, and the shaft hole is provided with a rotary sealing ring.
  • the number of the sub-rotators is two, and the inner protrusions are a group, and the bumps ⁇ and T' are symmetrically distributed with respect to the axis of the cylinder, and the N is 2.
  • the number of the sub-rotators is three, and the inner protrusions are a group, and the bumps T and T' are symmetrically distributed with respect to the axis of the cylinder, and the N is 2.
  • the rotor compressor of the present invention wherein the number of the sub-rotators is four, the inner protrusions are two groups, and the two bumps T and the two bumps T' are alternately and evenly distributed on the inner wall of the cylinder, the N Is 4.
  • the inner projection in the rotor compressor of the present invention divides the cylinder into two or N working zones, N being a multiple of the absolute value of the sub-rotor relative to the rotational angular velocity of the main rotor, and the minimum value of N is two.
  • N 2
  • N 3 for 3 working areas
  • N n for n working areas.
  • the sub rotor rotates at the same time.
  • the sub rotor power system drives the sub rotor to rotate in the opposite direction, and the absolute value of the rotational angular velocity is N times the angular velocity of the main rotor.
  • the sub rotor When the sub rotor is moved away from the bump T by the main rotor, the gas outside the cylinder is drawn into the cylinder from the second intake port; the sub rotor is driven by the sub rotor driving device
  • the bump T' moves on one side, and rotates while compressing the gas on the other side of the sub-rotor.
  • the exhaust valve automatically opens, and the sub-rotor turns to T' to complete the first compression process, and the first compression process is completed.
  • the first inhalation process is completed, and the other sub-rotor begins to compress the inhalation of the previous sub-rotor while starting the second inhalation process, and repeats.
  • the bump T touches the rotor.
  • the space between the inner walls of the cylinder is reduced, due to the reduction in space volume
  • the gas is compressed, at this time the second exhaust valve is opened, and the high pressure gas is discharged through the second exhaust port; when the sub rotor rotates to a sharp angle J and contacts the bump T', the sub rotor opening and the bump T'
  • the first air inlet on one side of the curve / 2 is in communication, and as the main rotor rotates the rotor to continue to the convex point ⁇ , the above-described inhalation, compression and exhaust processes are repeated, and the entire process has no reciprocating motion.
  • the main rotor Since the space between the sub-rotor opening and the curve ⁇ or T' side curve / 2 ' can be compressed to a small extent during gas compression, the compression of the entire compressor is relatively large, and the compression efficiency is high; In the middle, the main rotor simultaneously drives the two symmetrical rotors to perform work, which can ensure the balance of the main rotor.
  • the main rotor always rotates around the fixed axis without any eccentric motion, which makes the whole equipment run more smoothly, without vibration and noise.
  • the rotor engine of the present invention comprises a cylinder block, a main rotor and at least two sub-rotors, wherein the main rotor and the sub-rotor are longitudinally disposed inside the cylinder block, and the main rotor is coaxially arranged with the cylinder block, and the axial ends of the cylinder block are large End cap,
  • the sub-rotor is a cylinder having a cross section substantially crescent-shaped, the outer radius of the sub-rotor cross section is r, and the outer circumference center 0' of the sub-rotor and the two sharp corners J, J' of the sub-rotor form a sub-rotor opening angle ⁇ , between the two sharp corners J, J' of the sub-rotor, there are curves ⁇ and / ' symmetrical with respect to the bisector of the sub-rotator ⁇ angle, and the curves ⁇ and / ' constitute the inner arc surface JJ' of the sub-rotor,
  • the curved section of the inner arc surface JJ' is provided with a gas groove
  • the main rotor is substantially a cylinder
  • the radius of the section is R
  • the center distance between the center 0 of the main rotor and the center 0 of the outer circumference of the sub rotor L, R+r>L>R the outer wall of the main rotor is evenly distributed with an arc
  • the inner wall of the cylinder body is substantially a cylinder, the cross-section radius of the cylinder body is L+r, and at least one set of inner protrusions is disposed on the inner wall of the cylinder, and the inner protrusions of each group comprise two evenly distributed along the inner wall of the cylinder.
  • Bumps T and T' the two sides of the bumps T and T' are respectively connected to the inner wall of the cylinder by two curves / 2 and / 2 ' symmetrical with respect to the radius of the cylinder, the two / 2 curves There are pressure relief grooves, wherein the / 2 and / 2 ' curves on both sides of the bumps are respectively provided with an exhaust port and an air inlet, and the / 2 ' curve on the side of the bump T ' Have a fuel injector or spark plug,
  • the utility model further comprises a sub-rotor driving device for driving the rotor rotor to rotate.
  • the sub-rotor driving device drives the sub-rotor to rotate in the opposite direction of the center 0', and the bumps T and T' are in contact with the outer wall of the main rotor during the rotation.
  • the rotational angular velocity of the sub-rotor is ⁇ times the rotational angular velocity of the main rotor, and the ⁇ is an even multiple of the number of inner convex groups
  • the rotor engine of the present invention wherein the curves / 2 and / 2 ' are the trajectories of the sharp angles J and J' when the sub-rotor rotates with the main rotor, and the curves / 2 and / 2 ' are orthogonal coordinate systems of the X-axis at TOT '
  • V - L*Sin a *Sin ( (1- N) * a ) + (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Cos ( (1- N) * a ),
  • the rotor engine of the present invention wherein the sub-rotor driving device comprises a small end cap, a gear and a ring gear, the inner ends of the large end caps are fixedly connected to the axial ends of the main rotor, respectively, and the large end cap is provided a through hole adapted to rotate the small end cap therein, the inner end of the small end cover is fixedly connected to the axial ends of the sub rotor, and the outer end of the small end cover is connected with a gear shaft coaxial with the sub rotor.
  • the outer end of the gear shaft is connected with a gear through a through hole, and the two ends of the cylinder body have a boss extending outwardly, the ring gear is fixedly mounted on the boss of the cylinder body, and the ring gear is coaxial with the main rotor.
  • the gear meshes with the ring gear, wherein the base circle radius of the ring gear is N times the radius of the gear base circle.
  • the rotor engine of the present invention further includes an output shaft fixedly coupled to the large end cap by a crank arm, and the output shaft is coaxial with the main rotor.
  • the rotor engine of the present invention further includes a cooling system including a first cooling chamber disposed in the wall of the cylinder, a second cooling chamber disposed in the main rotor, and a third cooling chamber disposed in the sub-rotor,
  • the first cooling chamber is in communication with the coolant tank through a coolant inlet and outlet disposed on the wall of the cylinder, and the second cooling chamber and the third cooling chamber are disposed through the large end cover, the small end cover, and the arm
  • a through cooling passage on the output shaft communicates with the coolant tank.
  • the rotor engine of the present invention further includes an outer end cap fixedly coupled to the outer end of the boss, the outer end of the output shaft passing through the shaft hole in the outer end cap.
  • a gasket is arranged between the outer end cover and the boss connecting portion, and the shaft hole is provided with a rotary sealing ring.
  • the number of the sub-rotators is two, and the inner protrusions are a group, and the bumps T and T' are symmetrically distributed with respect to the axis of the cylinder, and the N is 2.
  • the number of the sub-rotators is three, and the inner protrusions are a group, and the bumps T and T' are symmetrically distributed with respect to the axis of the cylinder, and the N is 2.
  • the rotor engine of the present invention wherein the sub-rotor is four, the inner protrusions are two groups, and the two bumps T and two bumps T' are alternately and evenly distributed on the inner wall of the cylinder, and the N is 4.
  • the inner protrusion in the rotor engine of the present invention divides the cylinder into four working areas, when the opening of the sub-rotor is opposite to the side of the bump T
  • the air inlet inputs air into the cylinder, which is the intake phase of the rotor engine of the present invention; then the sub-rotor rotates to the side of the bump T' with the main rotor, at this time the sub-rotor A sharp corner J begins to contact the bump T', then the bump T' passes through the curved section A of the arc surface JJ' in the sub-rotor, and the sharp corners J and J' respectively and the curve on both sides of T' / 2 ' / 2 phase contact, and the space between the sub-rotor and the inner wall of the cylinder is reduced.
  • This process is the compression stage of the rotor engine of the present invention; when the sub-rotor rotates to the sharp corner J' in contact with the bump T', the injector Injecting fuel into the space formed by the opening of the sub-rotor and the curve / 2 ', and then igniting the fuel, the combustion of the fuel is forced to move the rotor to move away from the region of the bump T', and the sub-rotor drives the main rotor to rotate.
  • This process is the exhaust phase of the rotor engine of the present invention; when the bump ⁇ starts to curve with the inner rotor surface JJ', the sharp corner J' bypasses the exhaust port. At the end of the exhaust phase, the intake port is approaching the inner arc surface JJ' of the sub-rotor, starting another new cycle.
  • the expansion phase when the sub-rotor works on the main rotor, the force receiving surface of the main rotor is farther from the center 0 of the main rotor, and the direction of the force is substantially along the tangential direction of the main rotor, so the moment of the sub-rotor working on the main rotor is larger.
  • the work efficiency is high; and the gas expands faster after the fuel is burned, the expansion rate is higher, the fuel can be fully burned, and the expanded gas has a longer working time for the sub-rotor and the engine is more efficient;
  • the main rotor always rotates around the axis, without any eccentric motion, which makes the power output more stable and the rotation speed higher.
  • the rotor steam turbine of the present invention comprises a cylinder block, a main rotor and at least two sub-rotors.
  • the main rotor and the sub-rotor are longitudinally disposed inside the cylinder block, and the main rotor and the cylinder block are coaxially arranged, and the axial ends of the cylinder block are disposed at a large End cap,
  • the sub-rotor is a cylinder having a cross section substantially crescent-shaped, the outer radius of the sub-rotor cross section is r, and the outer circumference center 0' of the sub-rotor and the two sharp corners J, J' of the sub-rotor form a sub-rotor opening angle ⁇ , between the two sharp corners J, J' of the sub-rotor, there are curves ⁇ and / ' symmetrical with respect to the bisector of the sub-rotator ⁇ angle, and the curves ⁇ and / ' constitute the inner arc surface JJ' of the sub-rotor,
  • the curved section of the inner curved surface JJ' is provided with a gas groove, and the gas groove is a groove.
  • the main rotor is substantially a cylinder having a cross-sectional radius R, and a center-to-center distance between the center 0 of the main rotor and the center 0' of the outer circumference of the sub-rotor is L, R+r>L>R, and the main rotor
  • An arcuate groove equal in number to the number of sub-rotators is evenly distributed on the outer wall, the arcuate groove is adapted to rotate the sub-rotor therein, and the arcuate groove always accommodates at least a part of the sub-rotor,
  • the inner wall of the cylinder body is substantially a cylinder, the cross-section radius of the cylinder body is L+r, and at least one set of inner protrusions is disposed on the inner wall of the cylinder, and the inner protrusions of each group comprise two evenly distributed along the inner wall of the cylinder.
  • the bumps ⁇ and T' are respectively opposite cylinders '/ 2 and / 2 symmetric radius curve' connected with the cylinder inner wall by two ⁇ and T, the A pressure relief groove is disposed on each of the two / 2 curves, wherein the / 2 and / 2 ' curves on both sides of the bump ⁇ are respectively provided with a first exhaust port and a second air inlet, the bumps a second exhaust port and a first air inlet are respectively arranged on the / 2 and / 2 ' curves on both sides of the T'.
  • a sub-rotor driving device that drives the sub-rotor to rotate, and when the main rotor rotates around the center 0, the sub-rotor driving device The driving sub-rotor rotates in the opposite direction around the center 0'.
  • the bumps T and T' are in contact with the outer wall of the main rotor, and the rotational angular velocity of the sub-rotor is N times the angular velocity of the main rotor, and the N is an inner convex group.
  • V - L*Sin a *Sin ( (1- N) * a ) + (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Cos ( (1- N) * a ),
  • the rotor turbine of the present invention wherein the sub-rotor driving device comprises a small end cap, a gear and a ring gear, the inner ends of the large end caps are respectively fixedly connected with the axial ends of the main rotor, and the large end cap is provided a through hole adapted to rotate the small end cap therein, the inner end of the small end cover is fixedly connected to the axial ends of the sub rotor, and the outer end of the small end cover is connected with a gear shaft coaxial with the sub rotor.
  • the outer end of the gear shaft is connected with a gear through a through hole, and the two ends of the cylinder body have a boss extending outwardly.
  • the ring gear is fixedly mounted on the inner side of the boss of the cylinder block, and the ring gear is coaxial with the main rotor.
  • the gear meshes with the ring gear, wherein the base circle radius of the ring gear is N times the radius of the gear base circle.
  • the rotor turbine of the present invention further includes an output shaft fixedly coupled to the large end cap by a crank arm, and the output shaft is coaxial with the main rotor.
  • the rotor turbine of the present invention further includes a cooling system including a first cooling chamber disposed in the wall of the cylinder, a second cooling chamber disposed in the main rotor, and a third cooling chamber disposed in the sub-rotor,
  • the first cooling chamber is in communication with the coolant tank through a coolant inlet and outlet disposed on the wall of the cylinder, and the second cooling chamber and the third cooling chamber are disposed through the large end cover, the small end cover, and the arm
  • a through cooling passage on the output shaft communicates with the coolant tank.
  • the rotor turbine of the present invention further includes an outer end cap, the outer end cap being fixedly coupled to the outer end of the boss, and the outer end of the output shaft passing through the shaft hole in the outer end cap.
  • a gasket is arranged between the outer end cover and the boss connecting portion, and the shaft hole is provided with a rotary sealing ring.
  • the number of the sub-rotators is two, and the inner protrusions are a group, and the bumps T and T' are symmetrically distributed with respect to the axial center of the cylinder, and the N is 2.
  • the inner protrusions are a group, and the convex points ⁇ and T' are symmetrically distributed with respect to the axial center of the cylinder, and the N is 2.
  • the inner protrusions are two groups, and the two bumps T and the two bumps T' are alternately and evenly distributed on the inner wall of the cylinder, and the N is 4.
  • the inner protrusion in the rotor turbine of the present invention divides the cylinder into two working areas.
  • the second air inlet inputs high-temperature steam into the cylinder.
  • the high-temperature steam is reduced in the cylinder, and the volume expansion of the gas pushes the rotor to move toward the bump T'.
  • the thrust of the sub-rotor acts on the main rotor to push the main rotor to rotate.
  • the sub-rotor is driven by the sub-rotor drive.
  • the steam is completely squeezed out of the cylinder; when the sub rotor rotates to the sharp corner J'
  • the first air inlet injects high-temperature steam into the space formed by the opening of the sub-rotor and the curve / 2 ', the pressure of the high-temperature steam is lowered in the cylinder, and the volume expansion of the gas pushes the rotor rotor toward the convex Point T movement, repeat the above work and exhaust process.
  • the force receiving surface of the main rotor is far from the center 0 of the main rotor, and the direction of the force is basically along the tangential direction of the main rotor, so the torque of the sub rotor working on the main rotor Larger, high work efficiency; and high temperature steam expansion speed, high expansion rate, high utilization of steam kinetic energy, longer work time for the sub-rotor, higher efficiency of the steam turbine;
  • the rotor performs work on the main rotor at the same time, which can ensure the balance of the force of the sub-rotor.
  • the main rotor always rotates around the fixed axis without any eccentric motion, which makes the power output more stable and stable. The speed is higher.
  • Figure la is a front view of a sub-rotor (with a small end cap mounted) of the rotor compressor of the present invention
  • Figure lb is a cross-sectional view taken along the line A-A of Figure la;
  • Figure lc is a cross-sectional view taken at B-B of Figure lb;
  • Figure 2a is a front cross-sectional view of the rotor compressor of the present invention.
  • Figure 2b is a cross-sectional view taken along line C-C of Figure 2a;
  • Figure 2c is a side cross-sectional view of the rotor compressor of the present invention.
  • Figure 2d is a cross-sectional view taken along line D-D of Figure 2c;
  • Figure 3a, Figure 3b, Figure 3c and Figure 3d are schematic diagrams of the working process of the rotor compressor
  • Figure 4 is a graph of the curves, l x / 2 and / 2 ' in the rotor compressor;
  • Figure 5 is a schematic structural view of a second structural form of a rotor compressor;
  • FIG. 6 is a schematic structural view of a third structural form of a rotor compressor
  • Figure 7a is a front elevational view of the rotor rotor (with a small end cap mounted) of the rotor engine of the present invention
  • Figure 7b is a cross-sectional view taken along line A-A of Figure 7a;
  • Figure 7c is a cross-sectional view taken along line B-B of Figure 7b;
  • Figure 8a is a front cross-sectional view of the rotor engine
  • Figure 8b is a cross-sectional view taken along line C-C of Figure 8a;
  • Figures 9a-9d are schematic views of the working process of the rotor engine
  • Figure 10 is a schematic structural view of a second structural form of a rotor engine
  • Figure 11 is a schematic structural view of a third structural form of the rotor engine
  • Figure 12a is a front elevational view of the rotor rotor (with a small end cap) of the rotor turbine of the present invention
  • Figure 12b is a cross-sectional view taken along line A-A of Figure 12a;
  • Figure 12c is a cross-sectional view taken along line B-B of Figure 12b;
  • Figure 13a is a front cross-sectional view of the rotor turbine
  • Figure 13b is a cross-sectional view taken along line C-C of Figure 13a;
  • Figures 14a and - 14d are schematic views of the working process of the rotor turbine. Detailed ways
  • the present invention includes a rotor compressor, a rotor engine, and a rotor turbine having substantially the same structure.
  • the sub-rotor 3 of the rotor compressor of the present invention is a cylinder having a substantially crescent-shaped cross section, and the outer radius of the sub-rotor 3 is r, and the outer circumference of the sub-rotor 3 is 0' and
  • the two corners of the rotor 3, J' constitute a sub-rotor opening angle ⁇ , the two sharp corners of the sub-rotor 3, and J' are provided with a curve symmetrical with respect to the ⁇ -angle bisector of the sub-rotor 3 and /, a curve
  • the inner curved surface JJ' of the sub-rotor 3 is formed.
  • the cylinder 1, the main rotor 2 and the two sub-rotors 3, 3' are provided, the main rotor 2 and the sub-rotors 3, 3' are longitudinally disposed inside the cylinder 1, and the main rotor 2 and the cylinder 1 Coaxial arrangement, the end portions of the cylinder block 1 are mounted with large end caps 4, 4', and the inner ends of the large end caps 4, 4' are fixedly connected to both ends of the main rotor 2 by screws.
  • the main rotor 2 is generally a cylinder having a section radius R, and the center-to-center distance between the center 0 of the main rotor 2 and the center axis 0 of the sub-rotor 3, 3 ' outer circle is L, R+r>L>R, the main rotor 2
  • the outer wall of the outer wall is evenly distributed with two arcuate grooves 6, the radius of the arcuate groove 6 is slightly larger than the radius of the sub-rotor 3, 3', suitable for the sub-rotor 3, 3' to rotate therein, and the arc during the whole work process
  • the shaped recess 6 always accommodates at least a part of the sub-rotor 3, 3', ie the outer or sharp corners J and J' of the sub-rotor 3, 3'.
  • the inner wall of the cylinder block 1 is substantially a cylinder, the cross-section radius of the cylinder block 1 is L+r, the inner wall of the cylinder block 1 is provided with a set of inner protrusions 7, 7', and the inner protrusions 7, V comprise two cylinders along the cylinder
  • the convex points T and T' of the body 1 are symmetrically distributed, and the two sides of the bumps T and T' pass through the curves of the two opposite cylinders 1 which are symmetric with the radius of T and T' / 2 and / 2 ' with the cylinder
  • the inner wall of the body 1 is connected, and the pressure relief groove 8 is arranged on the two / 2 curves, wherein the first exhaust port 9 and the second air inlet are respectively arranged on the / 2 and / 2 ' curves on both sides of the bump T.
  • the second exhaust port 9' and the first air inlet 10' are respectively arranged on the / 2 and / 2 ' curves on both sides of the bump T', the first exhaust port 9 and the second exhaust port 9' A first exhaust valve 11 and a second exhaust valve 11' are respectively installed.
  • the large end cap 4 is provided with two circular through holes, and the through holes are provided with circular small end caps 12, 12', and the inner ends of the small end caps 12, 12' are passed through the screws.
  • the two ends of the small end caps 12, 12' are fixedly connected with the gear shaft 16 coaxial with the sub-rotor 3, 3', and the outer end of the gear shaft 16 is connected through the through hole.
  • gears 13, 13' There are gears 13, 13', a boss 17 extends outwardly from the two ends of the cylinder block 1, two ring gears 14, 14' are fixedly mounted on the boss 17, and the ring gears 14, 14' are coaxial with the main rotor 2,
  • the gears 13, 13' are respectively meshed with the ring gears 14, 14', wherein the base circle radius of the ring gears 14, 14' is twice the radius of the bases of the gears 13, 13'.
  • the large end caps 4, 4', the small end caps 12, 12', the gears 13, 13' and the ring gears 14, 14' constitute a sub-rotor drive, when the main rotor 2 and the large end caps 4, 4' are around the axis 0
  • the large end caps 4, 4' drive the small end caps 12, 12' to rotate about the axis 0, due to the meshing action of the gears 13, 13' and the ring gears 14, 14', and the ring gears 14, 14' base circle
  • the radius is twice the radius of the base circle of the gears 13, 13', so when the large end caps 4, 4' and the main rotor 2 rotate one revolution, the small end caps 12, 12' and the sub-rotors 3, 3' rotate two turns in the opposite direction. .
  • the outer end of the boss 17 is also provided with an outer end cover 26 by bolts.
  • the joint of the boss 17 and the outer end cover 26 is provided with a gasket 28, and the center end of the outer end cover 26 is machined with a shaft hole 27, and the large end cover 4
  • the outer end surface of the 4' is connected to the input shaft 18 via a pair of arm 19, and the outer end of the input shaft 18 is connected from the shaft hole 27 through the outer end cover 26 to the power system, and the shaft hole 27 is provided with a rotary seal ring. 29.
  • a cooling system is further provided in the rotor compressor, the cooling system comprising a first cooling chamber 20 disposed in the wall of the cylinder block 1, a second cooling chamber 21 disposed in the main rotor 2, and a second cooling chamber 21 disposed in the sub-rotor 3, 3' a third cooling chamber 22, 22', the first cooling chamber 20 is connected to the coolant tank through the coolant inlets and outlets 23, 24 provided on the wall of the cylinder block 1, the second cooling chamber 21 and the third cooling chamber 22, 22' communicates with the coolant tank through the through cooling passages 25, 25' provided on the large end caps 4, 4', the small end caps 12, 12', the arm 19 and the input shaft 18, and the coolant is from one end
  • the input shaft 18 is injected into the cooling passages 25, 25', and the coolant flows through the through cooling passages 25 into the second cooling chamber 21 in the main rotor 2 and the third cooling chambers 22, 22' in the sub-rotors 3, 3', and then After passing through the other end of the through cooling passage 25' from the input shaft
  • the power system drives the main rotor 2 to rotate clockwise, and at the same time, the sub-rotor 3, 3' rotates counterclockwise, and the bumps T and T' are in contact with the outer wall of the main rotor 2 during the rotation, with the main rotor 2 rotation, when the sub rotor 3
  • the opening space of the sub-rotor 3 is gradually increased, the gas is drawn into the cylinder from the second intake port 10, and the space on the other side of the sub-rotor 3 is gradually reduced. Gradually compressed.
  • the opening space of the sub-rotor 3' gradually becomes larger, and the gas is drawn into the cylinder from the first intake port 10', and the sub-rotor 3 The space on the other side of the 'gradually smaller gas is gradually compressed.
  • the main rotor rotates the sub-rotor 3 in the clockwise direction under the action of the sub-rotor driving device, while moving toward the side of the bump T', while rotating, the gas on the right side of the sub-rotor continues to be compressed, and the sub-rotor is left.
  • the side space becomes larger.
  • the sub-rotator 3' moves toward the bump T while being driven by the sub-rotor driving device, and rotates, the gas on the left side of the sub-rotor is compressed, and the space on the right side of the sub-rotor becomes large.
  • the high pressure gas is completely discharged from the second exhaust port 9', and the second exhaust valve 1 is closed again.
  • the sub-rotor 3 completes one compression stroke.
  • the opening space of the sub-rotor 3 is opposite to the first intake port 10', and the main rotor 2 drives the sub-rotor 3 to continue.
  • the above compression stroke is repeated by clockwise rotation, and after the second compression stroke is completed, the sub rotor 3 returns to the initial state.
  • the main rotor 2 is rotated once, and each of the sub-rotors 3, 3' completes two compression strokes, and four compression strokes are completed.
  • Curves / 2 and / 2 ' are the trajectories of the sharp corners J and J' when the sub-rotor 3, 3' rotates with the main rotor 2, curves / 2 and / 2
  • the coordinate equation in the Cartesian coordinate system where the TOT is the X axis is:
  • Y L*SIN a +r*SIN ( P /2+ (lN) * a ), a is the rotation angle of the main rotor 2, ⁇ /4 ⁇ - ⁇ /4; the curves ⁇ and / are the sub-rotors 3, 3 '
  • the trajectory of the ⁇ or T' relative to the sub-rotor 3, 3' as the main rotor 2 rotates, the coordinate equation of the curve / P / in the Cartesian coordinate system with the sub-rotor 3, 3' symmetry axis as the X-axis is :
  • V - L*Sin a *Sin ( (1- N) * a ) + (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Cos ( (1- N) * a ),
  • two sets of inner protrusions can be arranged on the inner wall of the rotor compressor cylinder.
  • Two bumps T and two bumps T' are alternately distributed on the inner wall of the cylinder, and four sub-rotors are arranged in the cylinder body.
  • the radius of the ring gear base circle is still 4 times the radius of the gear base circle, and each sub rotor rotates around the main rotor one turn.
  • the rotor engine of the present invention differs from the rotor compressor in that the inner arc surface JJ' of the sub-rotor 31, 3 is provided on the curve of the inner arc surface JJ'. gas tank 5, and FIG. 8a, 8b, the bumps on both sides of T / 2 and / 2 'are provided with an exhaust port 91 on the curve and the intake port 101, a bump T' side / 2 ' Injector on the curve
  • the intake port 101 inputs air into the cylinder 1, which is the intake phase of the rotor engine.
  • the main rotor 2 and the sub-rotor 31 rotate clockwise around the axis 0, while the sub-rotor 31 rotates counterclockwise about the axis 0', and the sub-rotor 31 compresses the right side air from above the main rotor 2 to In the space above the bump T' shown in Fig. 3c, a sharp corner J of the sub-rotor 31 starts to come into contact with the bump T', and as the sub-rotor 31 continues to rotate, the bump T' passes through the sub-rotor 31.
  • the curved section of the inner arc surface JJ', and the sharp corners J and J' are respectively in contact with the curves / 2 ' and / 2 on both sides of the T', and the air above the convex point T' enters the convex through the over-air groove 5 on the curve Below the point T', as shown in Figure 9d, the air below the bump T' is compressed to a minimum volume, which is the compression phase of the rotor engine.
  • the sub-rotor 3 continues to rotate, and the air remaining above the bump T' enters the upper portion of the cylinder 1 through the pressure relief groove 8 on the curve / 2 , and the injector 111 is in the space below the bump T'.
  • the mixed gas expansion below the bump T' pushes the rotor 3 to rotate clockwise around the axis 0, and the sub-rotor 3 works on the main rotor 2 to rotate the main rotor 2 around the axis 0. This process is the working phase of the rotor engine.
  • the sub-rotor 3 moves from below the bump T' to below the main rotor 2, after which the inner space of the opening of the sub-rotor 3 communicates with the exhaust port below the bump T, as shown in Fig. 9c, along with the sub-rotor 3 moving toward the bump T, the exhaust gas in the space below the main rotor 2 is extruded by the sub rotor 3 from the exhaust port 91, at which time a sharp corner J of the sub rotor 3 starts to contact the bump T, and continues with the sub rotor 3 Rotating, the bump T passes through the curved section of the arc surface JJ' of the sub-rotor 3, and the sharp corners J and J' are respectively in contact with the curves / 2 ' and / 2 on both sides of the T, as shown in Fig. 9d, the bump T Exhaust gas from the exhaust The port 91 is discharged, the sub-rotor 3 sharp corner J' bypasses the exhaust port 91, and the sharp corner J approaches the intake
  • the sub-rotor 31 continues to rotate, and the exhaust gas remaining under the bump T enters the lower portion of the cylinder block 1 through the pressure relief groove 8 on the curve / 2 , and the opening of the sub-rotor 13 faces the air inlet port 101, starting a new one. cycle.
  • the main rotor 2 rotates once, and the sub-rotors 31, 3 perform two work in total.
  • three sub-rotors can be arranged in the rotor engine cylinder.
  • the three sub-rotors are evenly distributed on the outer wall of the main rotor.
  • the small end caps are correspondingly provided with three small end covers, and each small end cover is connected with one.
  • the radius of the gear and ring base circle is still twice the radius of the gear base circle.
  • the main rotor rotates once and the sub-rotor performs three times.
  • two inner protrusions may be disposed on the inner wall of the rotor engine cylinder, and two bumps T and two bumps T' are alternately distributed on the inner wall of the cylinder, and four sub-rotors are disposed in the cylinder body.
  • the radius of the ring gear base circle is still 4 times the radius of the gear base circle.
  • Each sub rotor rotates around the main rotor to make two Sub-work, the main rotor rotates one turn, and the sub-rotor performs eight work.
  • the rotor turbine of the present invention differs from the rotor compressor in that the inner arc surface JJ' of the sub-rotor 31, 3 is provided on the curved section of the inner arc surface JJ'.
  • the first exhaust port 92 and the second air inlet 102 are respectively disposed on the / 2 and / 2 ' curves on both sides of the bump T, and the two sides of the bump T' are respectively
  • a second exhaust port 92' and a first intake port 102' are provided on the / 2 and / 2 ' curves, respectively.
  • the second intake port 102 inputs high-temperature steam into the cylinder 1, and the pressure of the high-temperature steam is lowered in the cylinder, and the volume is reduced.
  • the expansion, the thermal energy of the high-temperature steam is converted into a kinetic energy to move the sub-rotor 31 toward the side closer to the bump T', and the thrust received by the sub-rotor 31 acts on the main rotor 2 to push the main rotor 2 to rotate clockwise around the axis 0.
  • the main rotor 2 and the sub-rotor 31 rotate clockwise around the axis 0, while the sub-rotor 31 rotates counterclockwise about the axis 0', during which the sub-rotor 31 takes the air in its right space from the first
  • the second exhaust port 92' is discharged from the cylinder block.
  • the volume of space above the bump T' is compressed to a minimum volume in which residual gas is completely exhausted from the second exhaust port 92'.
  • the sub-rotor 31 completes one power stroke, and when the sub-rotor 31 rotates below the bump T', the opening space of the sub-rotor 31 is opposite to the first intake port 102', and the first intake port 102' Injection of high temperature steam into the cylinder, sub rotor 31.
  • the above-described work stroke is repeated, and after the second work is completed, the sub-rotor 31 returns to the initial state.
  • the main rotor 2 rotates once, and each of the sub-rotors 31, 3 ⁇ completes two power strokes, and completes four power strokes.
  • the three sub-rotors are evenly distributed on the outer wall of the main rotor.
  • the small end caps are correspondingly provided with three small end caps.
  • Each small end cap is connected with a gear, the ring gear base.
  • the radius of the circle is still twice the radius of the base circle of the gear.
  • the main rotor rotates once, and the three sub-rotors complete six work strokes.
  • the distribution pattern of the three rotors is shown in Figure 5.
  • Two sets of inner protrusions may be disposed on the inner wall of the rotor turbine cylinder, and two bumps T and two bumps T' are alternately distributed on the inner wall of the cylinder, and four sub-rotors are arranged in the cylinder body, and the distribution form thereof is as shown in FIG. 6.
  • the large end cap is correspondingly provided with four small end caps, each of which is connected with a gear
  • the base circle radius of the ring gear is still four times the radius of the gear base circle
  • each sub rotor rotates around the main rotor.
  • the circle completes four power strokes, the main rotor rotates one turn, and the four sub-rotors do a total of sixteen power strokes.
  • the rotor compressor of the invention has simple structure, no reciprocating motion and stable operation, no vibration, no noise and high compression efficiency.
  • the rotor engine of the invention has simple structure, high fuel work efficiency, and no transmission system between the rotor and the output shaft.
  • the eccentricity problem has many advantages of the Wankel rotary engine.
  • the rotor steam turbine of the invention has simple structure, stable operation, high utilization rate of steam kinetic energy, and industrial applicability.

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Abstract

一种转子压缩机、转子发动机、转子汽轮机，它们均包括缸体（1）、主转子（2）和子转子（3、3'，31、31'），子转子（3、3'，31、31'）为横截面大体是月牙形的柱体，子转子（3、3'，31、31'）的两个尖角J、J'之间设有曲线l1和l1'，主转子（1）大体为圆柱体，主转子（1）的外壁上均匀分布有弧形凹槽（6），缸体（1）的内壁大体为圆柱体，缸体（1）内壁上设有至少一组内凸起（7，7'），每组内凸起（7，7'）包含凸点T和T'，凸点T和T'的两侧分别通过曲线l2和l2'与缸体内壁相连，当子转子（3、3'，31、31'）转动至内凸起（7，7'）位置处时，凸点Τ或T'依次与子转子（3、3'，31、31'）内的曲线l1和l1'相接触，尖角J和J'分别与内凸起（7，7'）上的曲线l2和l2'始终相接触。转子压缩机、转子发动机、转子汽轮机结构简单、运行平稳、效率高。

Description

转子压缩机、 转子发动机及转子汽轮机
技术领域
本发明涉及一种转子压缩机、 转子发动机及转子汽轮机。 背景技术
现有的汽轮机转子在高压蒸汽的推动下高速旋转， 不仅要承受汽流的作用力和由叶片、 叶轮本身离心力所引起的应力， 而且还承受着由温度差所引起的热应力。 此外， 当转子不平 衡质量过大时， 将引起汽轮机的振动。 因此， 转子的工作状况对汽轮机的安全、 经济运行有 着很大的影响。 叶片是汽轮机中数量最大和种类最多的零件， 它的结构、 材料和装配质量对 汽轮机的安全和经济运行有极大的影响。 在汽轮机的事故中， 叶片事故约占 60%〜70%左右， 所以必须予以足够的重视。 叶片应具有良好的流动特性、 足够的强度、 满意的转动特性、 合 理的结构和良好的工艺性能。 这些要求使得叶片的加工工艺更复杂， 成品率较低， 且故障率 较高。
现有的空气压缩机都存在结构复杂、 压缩率低、 零部件磨损大、 能耗高等问题。
一般发动机是往复运动式发动机， 工作时活塞在气缸里做往复直线运动， 为了把活塞的 直线运动转化为旋转运动， 必须使用曲柄连杆机构。 分析往复式发动机的做功过程： 当活塞 压缩空气到达上死点时燃气爆燃， 这时燃气的压力最大， 但这时曲柄和连杆几乎是一条直线， 虽然燃气的压力最大， 但曲柄的位置所构成的力臂小， 所以这时发动机产生的扭矩并不大， 随着曲柄的转动力臂逐渐增大， 当曲柄转至与活塞运动方向垂直时， 力臂达到最大值， 随后 又逐渐变小， 当曲柄与活塞运动成一条直线时， 力臂为零。 在整个转动过程中， 力臂的变化 可以用一条正弦函数曲线表示。 如何能提高发动机的效率？ 也就是在燃气爆发的瞬间有足够 的空间使其膨胀， 从而迅速释放能量。 能量释放速度越快则效率越高， 反之亦反。 往复式发 动机在燃气燃烧爆发的最初时刻， 燃烧室的空间不是线性规律变化而是以正弦函数变化， 不 利于能量的释放。 这时燃烧室的高温气体， 有相当一部分能量以热的形式通过缸筒、 缸盖、 活塞等散失掉， 这就是往复式发动机效率低的根本原因。德国人菲加士 ·汪克尔在 1957年研 制出一种旋转活塞式发动机， 后经过多方多次改进和完善， 已发展为一种较成熟的转子发动 机， 并且在马自达公司出产的汽车上得到应用。 该转子发动机主要由一个椭圆形缸体和一个 设置在其中的三角转子构成， 椭圆形缸体内的空间始终被三角转子分为三个工作室， 三角转 子转动时工作室也随之转动， 依次在摆线型缸体内的不同位置处完成进气、 压缩、 作功 （燃 烧） 和排气四个过程。 由于转子发动机将空燃混合气燃烧产生的膨胀压力直接转化为三角形 转子和偏心轴的转动力， 所以不需要设置连杆， 进气口和排气口依靠转子本身的运动来打开 和关闭； 不再需要配气机构， 包括正时齿带、 凸轮轴、 摇臂、 气门、 气门弹簧等， 而这在往 复式发动机中是必不可少的一部分， 因此转子发动机比往复式发动机所需的部件大幅减少， 从而减小发动机的体积和重量以及制造成本。 又由于在往复式反动机中， 活塞本身就是一个 振动源， 同时气门机构也会产生令人讨厌的机械噪音， 而转子发动机平稳的转动运动产生的 振动相当小， 而且没有气门机构， 因此能够更平稳和更安静的运行。 然而汪克尔转子发动机也因为其特殊的结构造成其也有不可弥补的缺陷， 一、 燃烧室的 结构不能根据功能进行结构优化， 使燃料不能充分燃烧， 并且对转子作功的力臂和时间较短， 扭矩较小， 扭矩小是汪克尔转子发动机的致命缺陷； 二、 三角转子与输出轴之间的传动系统 组件的偏心运动导致了对发动机速度的限制， 并引起了动态平衡问题。基于上述缺陷的影响， 汪克尔转子发动机一直得不到大规模的推广和应用。 发明内容
本发明的目的是提供一种结构基本相同的汽轮机、 压缩机、 发动机， 其结构简单， 运行 稳定， 并且汽轮机、 压缩机、 发动机的部分零件可以互换。
本发明要解决的首要技术问题是提供一种结构简单， 无往复运动且运行平稳、 无振动、 无噪音、 压缩效率高的新型转子压缩机。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种结构简单， 燃料作功效率高， 转子与输出轴之 间的传动系统无偏心问题， 同时具备汪克尔转子发动机诸多优点的新型转子发动机。
本发明要解决的再一技术问题是提供一种结构简单， 运行稳定， 蒸汽动能利用率高的新 型转子汽轮机。
为达到上述目的， 本发明采用如下技术方案：
本发明转子压缩机， 包括缸体、 主转子和至少两个子转子， 所述主转子和子转子纵向设 置在缸体内部， 且主转子与缸体共轴设置， 缸体的轴向两端设有大端盖， 主转子的一端与动 力系统相连接，
所述子转子为横截面大体是月牙形的柱体，子转子截面外圆半径为 r，子转子外圆圆心 0' 与子转子两个尖角 J、 J' 之间构成子转子开口角 β， 所述子转子两个尖角 J、 J' 之间设有 相对子转子 β 角平分线对称的曲线 ^和/ '， 所述曲线 ^和/ ' 构成子转子的内弧面 JJ'， 所述主转子大体为圆柱体， 其截面半径为 R， 所述主转子圆心 0与子转子外圆圆心 0' 之 间的圆心距为 L， R+r>L>R, 所述主转子的外壁上均匀分布有与子转子数量相等的弧形凹槽， 所述弧形凹槽适于子转子在其中自转， 且弧形凹槽始终容纳子转子的至少一部分， 所述缸体的内壁大体为圆柱体， 缸体截面半径为 L+r， 缸体内壁上设有至少一组内凸起， 所述每组内凸起包含两个沿缸体内壁均匀分布的凸点 T和 T'， 所述凸点 Τ和 T' 的两侧分别 通过两条相对缸体的通过 Τ和 T' 的半径对称的曲线 /2和/2 ' 与缸体内壁相连接。 其中所述凸 点 Τ两侧的 /2和/2 ' 曲线上分别设有第一排气口和第二进气口， 所述凸点 T' 两侧的 /2和/2 ' 曲线上分别设有第二排气口和第一进气口， 所述第一排气口和第二排气口处分别设置有第一 排气阀和第二排气阀，
还包括驱动子转子自转的子转子驱动装置， 当主转子绕圆心 0转动时， 子转子驱动装置 驱动子转子绕圆心 0' 反向转动， 转动过程中凸点 Τ和 T' 与主转子外壁相接触， 且子转子的 转动角速度是主转子转动角速度的 Ν倍， 所述 Ν为内凸起组数的偶数倍，
当子转子转动至内凸起位置处时， 所述子转子的开口与内凸起相对， 所述凸点 Τ或 T' 依次与子转子内的曲线 和 ' 相接触， 所述尖角 J和 J' 分别与内凸起上的曲线 /2和/2 ' 始 终相接触。
本发明转子压缩机， 其中所述曲线 /2和/2 ' 为子转子随主转子转动时尖角 J和 J' 的运动 轨迹， 曲线 /2和/2 ' 在 TOT' 为 X轴的直角坐标系中的坐标方程为：
X=L*C0S a +r*C0S ( β /2+ (1- N) * α )，
Y=L*SIN a +r*SIN ( P /2+ (l-N) * a )， 其中 a 为主转子的旋转角度， β /4 α —β /4; 所述曲线 ^和/ ' 为子转子随主转子转动时凸点 Τ或 T' 相对子转子的运动轨迹， 曲线 和 ， 在以子转子对称轴为 X轴的直角坐标系中的坐标方程为：
V =- L*Sin a *Sin ( (1- N) * a ) + (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Cos ( (1- N) * a )，
Y， =- L*Sin a *Cos ( (1- N) * a ) - (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Sin ( (1- N) * a )，
其中 a 为主转子的旋转角度， W=L_R。
本发明转子压缩机， 其中所述子转子驱动装置包括小端盖、 齿轮和齿圈， 所述大端盖的 内端分别与主转子的轴向两端固定连接， 所述大端盖上设有适于小端盖在其中自转的通孔， 所述小端盖的内端与子转子的轴向两端固定连接， 所述小端盖的外端连接有与子转子共轴的 齿轮轴， 所述齿轮轴外端穿过通孔连接有齿轮， 所述缸体两端向外延伸有凸台， 所述齿圈固 定安装在缸体的凸台上， 且齿圈与主转子共轴， 所述齿轮与齿圈相啮合， 其中齿圈的基圆半 径为齿轮基圆半径的 N倍。 本发明转子压缩机， 其中还包括输入轴， 所述输入轴通过拐臂与大端盖固定连接， 且输 入轴与主转子共轴。
本发明转子压缩机， 其中还包括冷却系统， 所述冷却系统包括设置在缸体壁内的第一冷 却腔， 设置在主转子内的第二冷却腔和设置在子转子内的第三冷却腔， 所述第一冷却腔通过 设置在缸体壁上的冷却液进、 出口与冷却液箱相连通， 所述第二冷却腔和第三冷却腔通过设 置在大端盖、 小端盖、 拐臂和输入轴上的贯通冷却通道与冷却液箱相连通。
本发明转子压缩机， 其中还包括外端盖， 所述外端盖与凸台的外端固定连接， 所述输入 轴的外端穿过外端盖上的轴孔。
本发明转子压缩机， 其中所述外端盖与凸台连接部位之间设有密封垫， 所述轴孔内装有 旋转密封圈。
本发明转子压缩机， 其中所述子转子为两个， 所述内凸起为一组， 所述凸点 τ和 T' 相 对缸体轴心对称分布， 所述 N为 2。
本发明转子压缩机， 其中所述子转子为三个， 所述内凸起为一组， 所述凸点 T和 T' 相 对缸体轴心对称分布， 所述 N为 2。
本发明转子压缩机， 其中所述子转子为四个， 所述内凸起为两组， 所述两个凸点 T和两 个凸点 T' 交替均匀分布在缸体内壁上， 所述 N为 4。
本发明转子压缩机中的内凸起将缸体分为两个或 N个工作区， N为子转子相对于主转子 旋转角速度绝对值的倍数， N的最小值为 2。 当 N = 2时缸体为 2个工作区， N = 3时为 3 个工作区， N =n时为 n个工作区。 当主转子转动时， 同时带动子转子转动， 随着主转子转 动， 子转子动力系统驱动子转子作反方向旋转， 旋转角速度的绝对值是主转子角速度的 N倍。 当子转子的开口相对凸点 T一侧的曲线 /2、 /2 ' 时， 子转子的开口尖角 J、 J' 与曲线 /2 '、 /2相 接触， 转动时尖角 J、 J' 沿曲线 /2 '、 /2滑动。 凸点 T与子转子内弧面 JJ' 的曲线 或/ 相 接触， 转动时， 曲线 /、 滑过凸点！"。 当子转子在主转子带动下向远离凸点 T一侧运动时， 缸体外的气体从第二进气口被抽进缸体内； 子转子在子转子驱动装置的作用下一边向凸点 T' 一侧运动， 一边自转同时压缩子转子另一侧的气体， 当压力达到一定程度， 排气阀自动打开， 子转子转至 T' 时完成第一压缩过程， 第一压缩过程完成的同时也完成了第一吸气过程， 另 一子转子开始压缩前一子转子的吸气同时开始第二吸气过程， 周而复始。 当子转子离开凸点 T, 凸点 T与之转子相触， 密封相邻工作室。 自转至子转子开口空间与凸点 T' 一侧曲线 /2 ' 相对时， 第二排气阀处于关闭状态， 此时子转子的一个尖角 J' 开始与凸点 T' 相接触， 接着 凸点 T' 经过子转子内弧面 JJ' 的曲线 段， 而尖角 J和 J' 分别与 T' 两侧的曲线 /2 ' 出 和 /2相接触， 子转子与缸体内壁之间的空间缩小， 由于空间体积的缩小使得子转子开口内的 气体被压缩， 此时第二排气阀打开， 高压气体通过第二排气口排出缸体； 当子转子转动至尖 角 J与凸点 T ' 相接触时， 子转子开口与凸点 T ' 一侧曲线 /2上的第一进气口相连通， 随着主 转子带动子转子继续向凸点 τ旋转， 重复上述的吸气、 压缩和排气过程， 整个过程无往复运 动。 由于在气体压缩过程中子转子开口与凸点 τ或 T '一侧曲线 /2 ' 之间的空间可以压缩至很 小， 从而使整个压缩机的压缩比较大， 压缩效率高； 在整个工作过程中， 主转子同时驱动对 称的两个子转子进行做功， 可以保证主转子的受力平衡， 主转子始终绕定轴转动， 没有任何 的偏心运动， 使得整个设备运行更加平稳， 无振动、 无噪音。
本发明转子发动机， 包括缸体、 主转子和至少两个子转子， 所述主转子和子转子纵向设 置在缸体内部， 且主转子与缸体共轴设置， 缸体的轴向两端设有大端盖，
所述子转子为横截面大体是月牙形的柱体，子转子截面外圆半径为 r，子转子外圆圆心 0' 与子转子两个尖角 J、 J' 之间构成子转子开口角 β， 所述子转子两个尖角 J、 J' 之间设有 相对子转子 β 角平分线对称的曲线 ^和/ '， 所述曲线 ^和/ ' 构成子转子的内弧面 JJ'， 所 述内弧面 JJ' 的曲线 段上设有过气槽， 所述主转子大体为圆柱体， 其截面半径为 R， 所述主转子圆心 0与子转子外圆圆心 0' 之 间的圆心距为 L， R+r>L>R, 所述主转子的外壁上均匀分布有与子转子数量相等的弧形凹槽， 所述弧形凹槽适于子转子在其中自转， 且弧形凹槽始终容纳子转子的至少一部分，
所述缸体的内壁大体为圆柱体， 缸体截面半径为 L+r， 缸体内壁上设有至少一组内凸起， 所述每组内凸起包含两个沿缸体内壁均匀分布的凸点 T和 T '， 所述凸点 Τ和 T ' 的两侧分别 通过两条相对缸体半径对称的曲线 /2和/2 ' 与缸体内壁相连接， 所述两条 /2曲线上都设有卸压 槽， 其中所述凸点 Τ两侧的 /2和/2 ' 曲线上分别设有排气口和进气口， 所述凸点 T ' 一侧的 /2 ' 曲线上设有喷油嘴或火花塞，
还包括驱动子转子自转的子转子驱动装置， 当主转子绕圆心 0转动时， 子转子驱动装置 驱动子转子绕圆心 0' 反向转动， 转动过程中凸点 Τ和 T ' 与主转子外壁相接触， 且子转子的 转动角速度是主转子转动角速度的 Ν倍， 所述 Ν为内凸起组数的偶数倍，
当子转子转动至内凸起位置处时， 所述子转子的开口与内凸起相对， 所述凸点 Τ或 T ' 依次与子转子内的曲线 和 ' 相接触， 所述尖角 J和 J' 分别与内凸起上的曲线 /2和/2 ' 始 终相接触。
本发明转子发动机， 其中所述曲线 /2和/2 ' 为子转子随主转子转动时尖角 J和 J' 的运动 轨迹， 曲线 /2和/2 ' 在 TOT ' 为 X轴的直角坐标系中的坐标方程为： X=L*C0S a +r*C0S ( β /2+ (1- N) * a )，
Y=L*SIN a +r*SIN ( P /2+ (l-N) * a )， 其中 a 为主转子的旋转角度， β /4 α —β /4; 所述曲线 ^和/ ' 为子转子随主转子转动时凸点 Τ或 T' 相对子转子的运动轨迹， 曲线 和 ， 在以子转子对称轴为 X轴的直角坐标系中的坐标方程为：
V =- L*Sin a *Sin ( (1- N) * a ) + (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Cos ( (1- N) * a )，
Y， =- L*Sin a *Cos ( (1- N) * a ) - (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Sin ( (1- N) * a )，
其中 a 为主转子的旋转角度， W=L_R。
本发明转子发动机， 其中所述子转子驱动装置包括小端盖、 齿轮和齿圈， 所述大端盖的 内端分别与主转子的轴向两端固定连接， 所述大端盖上设有适于小端盖在其中自转的通孔， 所述小端盖的内端与子转子的轴向两端固定连接， 所述小端盖的外端连接有与子转子共轴的 齿轮轴， 所述齿轮轴外端穿过通孔连接有齿轮， 所述缸体两端向外延伸有凸台， 所述齿圈固 定安装在缸体的凸台上， 且齿圈与主转子共轴， 所述齿轮与齿圈相啮合， 其中齿圈的基圆半 径为齿轮基圆半径的 N倍。
本发明转子发动机， 其中还包括输出轴， 所述输出轴通过拐臂与大端盖固定连接， 且输 出轴与主转子共轴。
本发明转子发动机， 其中还包括冷却系统， 所述冷却系统包括设置在缸体壁内的第一冷 却腔， 设置在主转子内的第二冷却腔和设置在子转子内的第三冷却腔， 所述第一冷却腔通过 设置在缸体壁上的冷却液进、 出口与冷却液箱相连通， 所述第二冷却腔和第三冷却腔通过设 置在大端盖、 小端盖、 拐臂和输出轴上的贯通冷却通道与冷却液箱相连通。
本发明转子发动机， 其中还包括外端盖， 所述外端盖与凸台的外端固定连接， 所述输出 轴的外端穿过外端盖上的轴孔。
本发明转子发动机， 其中所述外端盖与凸台连接部位之间设有密封垫， 所述轴孔内装有 旋转密封圈。
本发明转子发动机， 其中所述子转子为两个， 所述内凸起为一组， 所述凸点 T和 T' 相 对缸体轴心对称分布， 所述 N为 2。
本发明转子发动机， 其中所述子转子为三个， 所述内凸起为一组， 所述凸点 T和 T' 相 对缸体轴心对称分布， 所述 N为 2。
本发明转子发动机， 其中所述子转子为四个， 所述内凸起为两组， 所述两个凸点 T和两 个凸点 T' 交替均匀分布在缸体内壁上， 所述 N为 4。
本发明转子发动机中的内凸起将缸体分为四个工作区， 当子转子的开口相对凸点 T一侧 的曲线 /2 ' 时， 进气口向缸体内输入空气， 此时为本发明转子发动机的进气阶段； 然后子转 子随着主转子转动至凸点 T' 一侧， 此时子转子的一个尖角 J开始与凸点 T' 相接触， 接着凸 点 T' 经过子转子内弧面 JJ' 的曲线 A段， 而尖角 J和 J' 分别与 T' 两侧的曲线 /2 ' 和 /2相 接触， 而子转子与缸体内壁之间的空间缩小， 此过程为本发明转子发动机的压缩阶段； 当子 转子转动至尖角 J' 与凸点 T' 相接触时， 喷油嘴向子转子的开口和曲线 /2 ' 构成的空间内注 入燃料， 之后点燃燃料， 燃料燃烧膨胀作功推动子转子向远离凸点 T' 的区域运动， 同时子 转子带动主转子旋转， 此过程为本发明转子发动机的作功阶段； 然后子转子继续转动， 当子 转子转动至其开口内的空间与排气口连通时， 开始将缸体内燃烧后的废气从排气口向缸体外 排出， 当尖角 J与凸点 τ相接触时， 子转子的开口朝向位于曲线 /2上的排气口， 随着尖角 J 绕过凸点 T与曲线 /2 ' 相接触， 子转子开口与内凸起之间的空间越来越小， 其中的废气被从 排气口挤出， 此过程为本发明转子发动机的排气阶段； 当凸点 τ开始与子转子内弧面 JJ' 上 的曲线 时， 尖角 J' 绕过排气口， 排气阶段结束， 进气口即将朝向子转子的内弧面 JJ'， 即开始另一个新的循环。 在膨胀阶段， 子转子对主转子作功时， 主转子的受力面离主转子圆 心 0较远， 且受力方向基本沿主转子切线方向， 因此子转子对主转子作功的力矩较大， 作功 效率高； 而且燃料燃烧后气体膨胀速度较快， 膨胀率较高， 使得燃料能够充分燃烧， 并且膨 胀燃气对子转子的做功时间较长， 发动机的效率更高； 在整个工作过程中， 主转子始终绕定 轴转动， 没有任何的偏心运动， 使得动力输出更加稳定， 转速更高。
本发明转子汽轮机， 包括缸体、 主转子和至少两个子转子， 所述主转子和子转子纵向设 置在缸体内部， 且主转子与缸体共轴设置， 缸体的轴向两端设有大端盖，
所述子转子为横截面大体是月牙形的柱体，子转子截面外圆半径为 r，子转子外圆圆心 0' 与子转子两个尖角 J、 J' 之间构成子转子开口角 β， 所述子转子两个尖角 J、 J' 之间设有 相对子转子 β 角平分线对称的曲线 ^和/ '， 所述曲线 ^和/ ' 构成子转子的内弧面 JJ'， 所 述内弧面 JJ' 的曲线 段上设有过气槽， 过气槽为凹槽，
所述主转子大体为圆柱体， 其截面半径为 R， 所述主转子圆心 0与子转子外圆圆心 0' 之 间的圆心距为 L， R+r>L>R, 所述主转子的外壁上均匀分布有与子转子数量相等的弧形凹槽， 所述弧形凹槽适于子转子在其中自转， 且弧形凹槽始终容纳子转子的至少一部分，
所述缸体的内壁大体为圆柱体， 缸体截面半径为 L+r， 缸体内壁上设有至少一组内凸起， 所述每组内凸起包含两个沿缸体内壁均匀分布的凸点 T和 T'， 所述凸点 Τ和 T' 的两侧分别 通过两条相对缸体的通过 Τ和 T' 的半径对称的曲线 /2和/2 ' 与缸体内壁相连接， 所述两条 /2 曲线上都设有卸压槽， 其中所述凸点 Τ 两侧的 /2和/2 ' 曲线上分别设有第一排气口和第二进 气口， 所述凸点 T' 两侧的 /2和/2 ' 曲线上分别设有第二排气口和第一进气口，
还包括驱动子转子自转的子转子驱动装置， 当主转子绕圆心 0转动时， 子转子驱动装置 驱动子转子绕圆心 0' 反向转动， 转动过程中凸点 T和 T' 与主转子外壁相接触， 且子转子的 转动角速度是主转子转动角速度的 N倍， 所述 N为内凸起组数的偶数倍，
当子转子转动至内凸起位置处时， 所述子转子的开口与内凸起相对， 所述凸点 T或 T' 依次与子转子内的曲线 和 ' 相接触， 所述尖角 J和 J' 分别与内凸起上的曲线 /2和/2 ' 始 终相接触。
本发明转子汽轮机， 其中所述曲线 /2和/2 ' 为子转子随主转子转动时尖角 J和 J' 的运动 轨迹， 曲线 /2和/2 ' 在 TOT' 为 X轴的直角坐标系中的坐标方程为：
X=L*C0S a +r*C0S ( β /2+ (1- N) * α )，
Y=L*SIN a +r*SIN ( P /2+ (l-N) * a )， 其中 a 为主转子的旋转角度， β /4 α —β /4; 所述曲线 ^和/ ' 为子转子随主转子转动时凸点 Τ或 T' 相对子转子的运动轨迹， 曲线 和 ， 在以子转子对称轴为 X轴的直角坐标系中的坐标方程为：
V =- L*Sin a *Sin ( (1- N) * a ) + (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Cos ( (1- N) * a )，
Y， =- L*Sin a *Cos ( (1- N) * a ) - (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Sin ( (1- N) * a )，
其中 a 为主转子的旋转角度， W=L_R。
本发明转子汽轮机， 其中所述子转子驱动装置包括小端盖、 齿轮和齿圈， 所述大端盖的 内端分别与主转子的轴向两端固定连接， 所述大端盖上设有适于小端盖在其中自转的通孔， 所述小端盖的内端与子转子的轴向两端固定连接， 所述小端盖的外端连接有与子转子共轴的 齿轮轴， 所述齿轮轴外端穿过通孔连接有齿轮， 所述缸体两端向外延伸有凸台， 所述齿圈固 定安装在缸体的凸台里侧， 且齿圈与主转子共轴， 所述齿轮与齿圈相啮合， 其中齿圈的基圆 半径为齿轮基圆半径的 N倍。
本发明转子汽轮机， 其中还包括输出轴， 所述输出轴通过拐臂与大端盖固定连接， 且输 出轴与主转子共轴。
本发明转子汽轮机， 其中还包括冷却系统， 所述冷却系统包括设置在缸体壁内的第一冷 却腔， 设置在主转子内的第二冷却腔和设置在子转子内的第三冷却腔， 所述第一冷却腔通过 设置在缸体壁上的冷却液进、 出口与冷却液箱相连通， 所述第二冷却腔和第三冷却腔通过设 置在大端盖、 小端盖、 拐臂和输出轴上的贯通冷却通道与冷却液箱相连通。
本发明转子汽轮机， 其中还包括外端盖， 所述外端盖与凸台的外端固定连接， 所述输出 轴的外端穿过外端盖上的轴孔。
本发明转子汽轮机， 其中所述外端盖与凸台连接部位之间设有密封垫， 所述轴孔内装有 旋转密封圈。
本发明转子汽轮机， 其中所述子转子为两个， 所述内凸起为一组， 所述凸点 T和 T' 相 对缸体轴心对称分布， 所述 N为 2。 本发明转子汽轮机， 其中所述子转子为三个， 所述内凸起为一组， 所述凸点 τ和 T' 相 对缸体轴心对称分布， 所述 N为 2。
本发明转子汽轮机， 其中所述子转子为四个， 所述内凸起为两组， 所述两个凸点 T和两 个凸点 T' 交替均匀分布在缸体内壁上， 所述 N为 4。
本发明转子汽轮机中的内凸起将缸体分为两个工作区， 当子转子的开口相对凸点 T一侧 的曲线 /2 ' 时， 第二进气口向缸体内输入高温蒸汽， 高温蒸汽在缸体内压力降低， 气体体积 膨胀推动子转子向靠近凸点 T' 运动， 子转子将受到的推力作用于主转子上推动主转子转动， 子转子在子转子驱动装置的作用下一边向凸点 T' 一侧运动， 一边自转； 当子转子自转至子 转子开口空间与凸点 T'一侧曲线 /2上的第二排气口相连通时，膨胀做功之后的蒸汽开始从第 二排气口排出缸体； 当子转子转动至凸点 T' 一侧， 此时子转子的一个尖角 J开始与凸点 T' 相接触， 接着凸点 T' 经过子转子内弧面 JJ' 的曲线 A段， 而尖角 J和 J' 分别与 T' 两侧的 曲线 /2 ' 和 /2相接触， 而子转子与缸体内壁之间的空间缩小， 此过程将膨胀做功之后的蒸汽 完全挤压出缸体； 当子转子转动至尖角 J' 与凸点 T' 相接触时， 第一进气口向子转子的开口 和曲线 /2 ' 构成的空间内注入高温蒸汽， 高温蒸汽在缸体内压力降低， 气体体积膨胀推动子 转子向靠近凸点 T运动， 重复上述的做功和排气过程。 在高温蒸汽膨胀阶段， 子转子对主转 子作功时， 主转子的受力面离主转子圆心 0较远， 且受力方向基本沿主转子切线方向， 因此 子转子对主转子作功的力矩较大， 作功效率高； 而且高温蒸汽膨胀速度较快， 膨胀率较高， 蒸汽动能利用率高， 对子转子的做功时间较长， 汽轮机的效率更高； 在整个工作过程中， 两 个子转子同时对主转子进行做功， 可以保证子转子的受力平衡， 主转子始终绕定轴转动， 没 有任何的偏心运动， 使得动力输出更加稳定， 运行平稳。 转速更高。
下面结合附图对本发明的转子压缩机、 转子发动机、 转子汽轮机作进一步说明。 附图说明
图 la为本发明中转子压缩机的子转子 （安装有小端盖） 的正视图;
图 lb为图 la的 A-A方向剖视图；
图 lc为图 lb的 B-B处剖面图；
图 2a为本发明转子压缩机的正视剖视图；
图 2b为图 2a的 C-C处剖面图；
图 2c为本发明转子压缩机的侧视剖视图；
图 2d为图 2c的 D-D方向剖视图；
图 3a、 图 3b、 图 3c和图 3d为转子压缩机的工作过程示意图；
图 4为转子压缩机中曲线 、 lx /2和/2 ' 的坐标图； 图 5为转子压缩机第二种结构形式的结构示意图；
图 6为转子压缩机第三种结构形式的结构示意图；
图 7a为本发明中转子发动机的子转子 （安装有小端盖） 的正视图；
图 7b为图 7a的 A-A方向剖视图；
图 7c为图 7b的 B-B处剖面图；
图 8a为转子发动机的正视剖视图；
图 8b为图 8a的 C-C处剖面图；
图 9a-9d为转子发动机的工作过程示意图；
图 10为转子发动机第二种结构形式的结构示意图；
图 11为转子发动机第三种结构形式的结构示意图；
图 12a为本发明中转子汽轮机的子转子 （安装有小端盖） 的正视图;
图 12b为图 12a的 A-A方向剖视图；
图 12c为图 12b的 B-B处剖面图；
图 13a为转子汽轮机的正视剖视图；
图 13b为图 13a的 C-C处剖面图；
图 14a、 -14d为转子汽轮机的工作过程示意图。 具体实施方式
本发明包括结构基本相同的转子压缩机、 转子发动机、 转子汽轮机。
如图 la至图 lc所示， 本发明中转子压缩机的子转子 3为横截面大体是月牙形的柱体， 子转子 3截面外圆半径为 r， 子转子 3外圆圆心 0' 与子转子 3两个尖角】、 J' 之间构成子 转子开口角 β，子转子 3两个尖角】、 J'之间设有相对子转子 3的 β 角平分线对称的曲线 和 / ， 曲线 构成子转子 3的内弧面 JJ'。 如图 2a和图 2b所示， 包括缸体 1、主转子 2和两个子转子 3、 3 '， 主转子 2和子转子 3、 3 ' 纵向设置在缸体 1内部， 且主转子 2与缸体 1共轴设置， 缸体 1的轴向两端安装有大端盖 4、 4'， 大端盖 4、 4' 的内端与主转子 2的两端通过螺钉固定连接在一起。 主转子 2大体为 圆柱体， 其截面半径为 R， 主转子 2圆心 0与子转子 3、 3 ' 外圆圆心 0' 之间的圆心距为 L， R+r>L>R， 主转子 2的外壁上均匀分布有两段弧形凹槽 6， 弧形凹槽 6的半径略大于子转子 3、 3 ' 半径， 适于子转子 3、 3 '在其中自转， 且在整个工作过程中弧形凹槽 6始终容纳子转子 3、 3 ' 的至少一部分， 即子转子 3、 3 ' 的外圆面或尖角 J和 J'。 缸体 1的内壁大体为圆柱体， 缸体 1截面半径为 L+r， 缸体 1内壁上设有一组内凸起 7、 7 '， 内凸起 7、 V 包含两个沿缸 体 1轴心对称分布的凸点 T和 T'， 凸点 T和 T' 的两侧分别通过两条相对缸体 1的通过 T和 T' 的半径对称的曲线 /2和/2' 与缸体 1 内壁相连接， 两条 /2曲线上都设有卸压槽 8， 其中凸 点 T两侧的 /2和/2' 曲线上分别设有第一排气口 9和第二进气口 10， 凸点 T' 两侧的 /2和/2' 曲线上分别设有第二排气口 9' 和第一进气口 10'， 第一排气口 9和第二排气口 9' 处分别 安装有第一排气阀 11和第二排气阀 11'。
结合图 2c和图 2d所示，大端盖 4上设置有两个圆形通孔，通孔内设置有圆形小端盖 12、 12'， 小端盖 12、 12' 的内端通过螺钉与子转子 3、 3' 的两端固定连接， 小端盖 12、 12' 的 外端固定连接有与子转子 3、 3' 共轴的齿轮轴 16， 齿轮轴 16外端穿过通孔连接有齿轮 13、 13'， 缸体 1两端向外延伸有凸台 17， 凸台 17上固定安装有两个齿圈 14、 14'， 且齿圈 14、 14' 与主转子 2共轴， 齿轮 13、 13' 分别与齿圈 14、 14' 相啮合， 其中齿圈 14、 14' 的基 圆半径为齿轮 13、 13' 基圆半径的 2倍。 大端盖 4、 4'、 小端盖 12、 12'、 齿轮 13、 13' 和 齿圈 14、 14' 构成了子转子驱动装置， 当主转子 2和大端盖 4、 4' 绕轴心 0转动时， 大端盖 4、 4' 带动小端盖 12、 12' 绕轴心 0旋转， 由于齿轮 13、 13' 与齿圈 14、 14' 的啮合作用， 且齿圈 14、 14' 基圆半径是齿轮 13、 13' 基圆半径的 2倍， 所以当大端盖 4、 4' 和主转子 2 旋转一圈时， 小端盖 12、 12' 和子转子 3、 3' 反向旋转两圈。 凸台 17的外端还通过螺栓安 装有外端盖 26， 凸台 17与外端盖 26的连接处装有密封垫 28， 外端盖 26的中心位置加工有 轴孔 27， 大端盖 4、 4' 的外端面上通过一对拐臂 19连接有输入轴 18， 输入轴 18的外端从 轴孔 27穿过外端盖 26与动力系统相连接， 轴孔 27处安装有旋转密封圈 29。
转子压缩机中还设置有冷却系统， 冷却系统包括设置在缸体 1壁内的第一冷却腔 20， 设 置在主转子 2内的第二冷却腔 21和设置在子转子 3、 3' 内的第三冷却腔 22、 22'， 第一冷却 腔 20通过设置在缸体 1壁上的冷却液进、 出口 23、 24与冷却液箱相连通， 第二冷却腔 21和 第三冷却腔 22、 22' 通过设置在大端盖 4、 4'、 小端盖 12、 12'、 拐臂 19和输入轴 18上的 贯通冷却通道 25、 25' 与冷却液箱相连通， 将冷却液从一端的输入轴 18注入贯通冷却通道 25、 25' 中， 冷却液经过贯通冷却通道 25流入主转子 2内的第二冷却腔 21和子转子 3、 3' 内的第三冷却腔 22、 22' 内， 然后经过另一端的贯通冷却通道 25' 从另一端的输入轴 18流 出回到冷却液箱中， 完成对主转子 2和子转子 3、 3' 的冷却， 密封垫 28和旋转密封圈 29是 为了避免冷却液从缸体 1和外端盖 26处溢出。
转子压缩机的工作过程如图 3a至图 3d所示：
如图 3a所示， 动力系统驱动主转子 2顺时针旋转， 同时带动子转子 3、 3' 逆时针方向 旋转， 转动过程中凸点 T和 T' 与主转子 2外壁相接触， 随着主转子 2转动， 当子转子 3的 开口相对凸点 T一侧的曲线 /2 ' 时， 子转子 3的开口空间逐渐变大， 气体从第二进气口 10被 吸入缸内，子转子 3的另一侧空间逐渐变小气体被逐渐压缩。当子转子 3'的开口相对凸点 T' 一侧的曲线 Α /2 ' 时， 子转子 3' 的开口空间逐渐变大， 气体从第一进气口 10' 被吸入缸内， 子转子 3' 的另一侧空间逐渐变小气体被逐渐压缩。
如图 3b所示， 主转子沿顺时针方向转动子转子 3在子转子驱动装置的作用下，一边向凸 点 T' 一侧运动， 一边自转，子转子右侧气体继续被压缩， 子转子左侧空间变大。 同时， 子转 子 3'在子转子驱动装置的作用下一边向凸点 T一侧运动，一边自转，子转子左侧气体被压缩， 子转子右侧空间变大。
如图 3c所示， 当子转子 3转至子转子 3开口空间与凸点 T' 一侧曲线 /2相对时， 第二排 气阀 1 处于关闭状态， 此时子转子 3的一个尖角 J开始与凸点 T' 相接触， 随着子转子 3 继续旋转， 凸点 T' 经过子转子内弧面 JJ' 的曲线 段， 而尖角 J和 J' 分别与 T' 两侧的 曲线 /2 ' 和 /2相接触， 凸点 T' 上方的空间体积越来越小， 此时打开第二排气阀 11 '， 被压缩 的高压气体通过第二排气口 9' 排出缸体。
如图 3d所示， 高压气体被从第二排气口 9' 完全排出， 第二排气阀 1 再次关闭。 此时， 子转子 3即完成了一次压缩行程， 当子转子 3转动至凸点 T' 上方时， 子转子 3 的开口空间与第一进气口 10' 相对， 主转子 2带动子转子 3继续顺时针转动又重复上述压缩 行程， 完成第二次压缩行程之后， 子转子 3回到初始状态。 在本实施方式中， 主转子 2旋转 一圈， 每个子转子 3、 3' 完成两次压缩行程， 共完成四次压缩行程。
根据上述的工作过程， 结合图 4可以得到以下结论： 曲线 /2和/2 ' 为子转子 3、 3' 随主 转子 2转动时尖角 J和 J' 的运动轨迹， 曲线 /2和/2 ' 在 TOT' 为 X轴的直角坐标系中的坐标 方程为：
X=L*C0S a +r*C0S ( β /2+ (1- N) * α )，
Y=L*SIN a +r*SIN ( P /2+ (l-N) * a )， a 为主转子 2的旋转角度， β /4 α —β /4; 曲线 ^和/ 为子转子 3、 3' 随主转子 2转动时凸点 Τ或 T' 相对子转子 3、 3' 的运动 轨迹， 曲线 / P / 在以子转子 3、 3' 对称轴为 X轴的直角坐标系中的坐标方程为：
V =- L*Sin a *Sin ( (1- N) * a ) + (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Cos ( (1- N) * a )，
Y， =- L*Sin a *Cos ( (1- N) * a ) - (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Sin ( (1- N) * a )，
a 为主转子 2的旋转角度， W=L_R， N=2。 如图 5所示转子压缩机缸体内还可设置三个子转子， 三个子转子均匀分布在主转子外壁 上， 大端盖上对应设置三个小端盖， 每个小端盖都连接有一个齿轮， 齿圈基圆半径仍然是齿 轮基圆半径的 2倍， 这种结构主转子旋转一圈， 三个子转子共完成六次压缩行程。
如图 6所示， 转子压缩机缸体内壁上还可设置两组内凸起， 两个凸点 T和两个凸点 T' 交替分布在缸体内壁上， 缸体内设置有四个子转子， 大端盖上对应设置有四个小端盖， 每个 小端盖都连接有一个齿轮， 齿圈基圆半径仍然是齿轮基圆半径的 4倍， 每个子转子绕主转子 旋转一圈完成四次压缩行程， 主转子旋转一圈， 四个子转子共做十六次压缩行程。
本发明中的转子发动机， 如图 7a、 7b、 7c所示， 与转子压缩机不同之处在于子转子 31、 3 的内弧面 JJ'， 内弧面 JJ' 的曲线 ^段上设有过气槽 5， 及如图 8a、 8b所示， 凸点 T两 侧的 /2和/2 ' 曲线上分别设有排气口 91和进气口 101， 凸点 T' 一侧的 /2 ' 曲线上设有喷油嘴
111或火花塞。
转子发动机的工作过程如图 9a至图 9d所示：
如图 9a所示， 当子转子 31的开口相对凸点 T一侧的曲线 /2 ' 时， 进气口 101 向缸体 1 内输入空气， 此时为转子发动机的进气阶段。
如图 9b所示， 主转子 2和子转子 31绕轴心 0顺时针旋转， 同时子转子 31绕轴心 0' 逆 时针旋转， 子转子 31从位于主转子 2上方开始将其右侧空气压缩至如图 3c所示的凸点 T' 上方的空间内， 此时子转子 31的一个尖角 J开始与凸点 T' 相接触， 随着子转子 31继续旋 转， 凸点 T' 经过子转子 31内弧面 JJ' 的曲线 段， 而尖角 J和 J' 分别与 T'两侧的曲线 /2 ' 和 /2相接触， 凸点 T' 上方的空气通过曲线 上的过气槽 5进入凸点 T' 的下方， 如图 9d所 示， 凸点 T' 下方的空气被压缩至最小体积， 此过程为转子发动机的压缩阶段。
如图 9a所示， 子转子 3 继续旋转， 凸点 T' 上方残留的空气通过曲线 /2上的卸压槽 8 进入缸体 1上部， 此时喷油嘴 111向凸点 T' 下方空间内注入燃料， 点燃燃料后， 凸点 T' 下 方的混合气体膨胀推动子转子 3 绕轴心 0顺时针旋转， 同时子转子 3 对主转子 2作功使 主转子 2绕轴心 0顺指针旋转， 此过程为转子发动机的作功阶段。
如图 9b所示， 子转子 3 从凸点 T' 下方运动到主转子 2下方， 之后子转子 3 开口 内空间与凸点 T下方的排气口连通， 如图 9c所示， 随着子转子 3 向凸点 T运动， 主转子 2 下方空间内的废气被子转子 3 从排气口 91挤出， 此时子转子 3 的一个尖角 J开始与凸 点 T相接触， 随着子转子 3 继续旋转， 凸点 T经过子转子 3 内弧面 JJ' 的曲线 段， 而 尖角 J和 J' 分别与 T两侧的曲线 /2 ' 和 /2相接触， 如图 9d所示， 凸点 T下方的废气从排气 口 91排出， 子转子 3 尖角 J' 绕过排气口 91， 尖角 J接近进气口 101， 此过程为转子发动 机的排气阶段。
如图 9a所示， 子转子 31继续旋转， 凸点 T下方残留的废气通过曲线 /2上的卸压槽 8进 入缸体 1下部， 子转子 13的开口朝向进气口 101， 开始一个新的循环。 在本实施方式中， 主 转子 2旋转一圈， 子转子 31、 3 共做两次功。
如图 10所示， 转子发动机缸体内还可设置三个子转子， 三个子转子均匀分布在主转子外 壁上， 大端盖上对应设置三个小端盖， 每个小端盖都连接有一个齿轮， 齿圈基圆半径仍然是 齿轮基圆半径的 2倍， 主转子旋转一圈， 子转子共做三次功。
如图 11所示， 转子发动机缸体内壁上还可设置两组内凸起， 两个凸点 T和两个凸点 T ' 交替分布在缸体内壁上， 缸体内设置有四个子转子， 大端盖上对应设置有四个小端盖， 每个 小端盖都连接有一个齿轮， 齿圈基圆半径仍然是齿轮基圆半径的 4倍， 每个子转子绕主转子 旋转一圈做两次功， 主转子旋转一圈， 子转子共做八次功。
本发明中的转子汽轮机， 如图 12a、 12b、 12c所示， 与转子压缩机不同之处在于子转子 31、 3 的内弧面 JJ'， 内弧面 JJ' 的曲线 ^段上设有过气槽 5， 及如图 13a、 13b所示， 凸 点 T两侧的 /2和/2 ' 曲线上分别设有第一排气口 92、 第二进气口 102， 凸点 T' 两侧的 /2和/2 ' 曲线上分别设有第二排气口 92 ' 和第一进气口 102 '。
转子汽轮机的工作过程如图 14a至图 14d所示：
如图 14a所示， 当子转子 31的开口相对凸点 T一侧的曲线 /2 ' 时， 第二进气口 102向缸 体 1 内输入高温蒸汽， 高温蒸汽在缸体内压力降低， 体积膨胀， 高温蒸汽的热能转化为动能 推动子转子 31向靠近凸点 T' 一侧运动， 子转子 31将受到的推力作用于主转子 2上推动主 转子 2绕轴心 0顺时针旋转。
如图 14b所示， 主转子 2和子转子 31绕轴心 0顺时针旋转， 同时子转子 31绕轴心 0' 逆时针旋转， 在此过程中子转子 31将其右侧空间内的空气从第二排气口 92 ' 排出缸体。
如图 14c所示， 当子转子 31转动至其开口内的空间与第二排气口 92 ' 相连通时， 膨胀 做功之后的蒸汽开始从第二排气口 92 ' 排出缸体， 此时还有部分残留在子转子 31左侧的膨 胀气体继续推动子转子 31转动， 此时子转子 31的一个尖角 J开始与凸点 T' 相接触， 随着 子转子 31继续旋转， 凸点 T' 经过子转子 31内弧面 JJ' 的曲线 ^段， 而尖角 J和 J' 分别与 T' 两侧的曲线 /2 ' 和 /2相接触， 凸点 T' 上方的空间体积越来越小。
如图 14d所示， 凸点 T' 上方的空间体积被压缩至最小体积， 其中残留的气体被从第二 排气口 92 ' 完全排出。
此时， 子转子 31即完成了一次做功行程， 当子转子 31转动至凸点 T' 下方时， 子转子 31 的开口空间与第一进气口 102 ' 相对， 第一进气口 102 ' 向缸体内注入高温蒸汽， 子转子 31又重复上述做功行程， 完成第二次做功形成之后， 子转子 31 回到初始状态。 在本实施方 式中， 主转子 2旋转一圈， 每个子转子 31、 3Γ 完成两次做功行程， 共完成四次做功行程。
转子汽轮机的缸体内还可设置三个子转子， 三个子转子均匀分布在主转子外壁上， 大端 盖上对应设置三个小端盖， 每个小端盖都连接有一个齿轮， 齿圈基圆半径仍然是齿轮基圆半 径的 2倍， 主转子旋转一圈， 三个子转子共完成六次做功行程， 三个转子的分布形式如图 5 所示。
转子汽轮机缸体内壁上还可设置两组内凸起， 两个凸点 T和两个凸点 T' 交替分布在缸 体内壁上， 缸体内设置有四个子转子， 其分布形式如图 6所示， 大端盖上对应设置有四个小 端盖， 每个小端盖都连接有一个齿轮， 齿圈基圆半径仍然是齿轮基圆半径的 4倍， 每个子转 子绕主转子旋转一圈完成四次做功行程， 主转子旋转一圈， 四个子转子共做十六次做功行程。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述， 并非对本发明的范围进行 限定， 在不脱离本发明设计精神的前提下， 本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的 各种变形和改进， 均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
工业实用性
本发明转子压缩机， 结构简单， 无往复运动且运行平稳、 无振动、 无噪音、 压缩效率高， 本发明转子发动机， 结构简单， 燃料作功效率高， 转子与输出轴之间的传动系统无偏心问题， 同时具备汪克尔转子发动机诸多优点， 本发明转子汽轮机， 结构简单， 运行稳定， 蒸汽动能 利用率高， 具有工业实用性。

Claims

权 利 要 求
1、一种转子压缩机，其特征在于： 包括缸体（1)、主转子（2)和至少两个子转子（3、 3')， 所述主转子 （2) 和子转子 （3、 3') 纵向设置在缸体 （1) 内部， 且主转子 （2) 与缸体 （1) 共轴设置， 缸体 （1) 的轴向两端设有大端盖 （4、 4')， 主转子 （2) 的一端与动力系统相连 接，
所述子转子 （3、 3') 为横截面大体是月牙形的柱体， 子转子 （3、 3') 截面外圆半径为 τ, 子转子 （3、 3')外圆圆心 0' 与子转子 （3、 3')两个尖角 J、 J' 之间构成子转子开口角 β， 所述子转子 （3、 3')两个尖角】、 J' 之间设有相对子转子 （3、 3') β 角平分线对称的 曲线 和/ ， 所述曲线 和/ 构成子转子 （3、 3') 的内弧面 JJ'， 所述主转子（2)大体为圆柱体， 其截面半径为 R， 所述主转子（2) 圆心 0与子转子（3、 3')外圆圆心 0' 之间的圆心距为 L， R+r>L>R, 所述主转子 （2) 的外壁上均匀分布有与子转 子（3、 3')数量相等的弧形凹槽（6)， 所述弧形凹槽（6)适于子转子（3、 3')在其中自转， 且弧形凹槽 （6) 始终容纳子转子 （3、 3') 的至少一部分，
所述缸体 （1) 的内壁大体为圆柱体， 缸体 （1) 截面半径为 L+r， 缸体 （1) 内壁上设有 至少一组内凸起 （7、 7')， 所述每组内凸起 （7、 7') 包含两个沿缸体 （1) 内壁均匀分布的 凸点 T和 T'， 所述凸点 Τ和 T' 的两侧分别通过两条相对缸体 （1) 的通过 Τ和 T' 的半径对 称的曲线 /2和/2' 与缸体 （1) 内壁相连接， 所述两条 /2曲线上都设有卸压槽 （8)， 其中所述 凸点 Τ两侧的 /2和/2' 曲线上分别设有第一排气口 （9)和第二进气口 （10)， 所述凸点 T' 两 侧的 /2和/2' 曲线上分别设有第二排气口 （9') 和第一进气口 （10')， 所述第一排气口 （9) 和第二排气口 (9，) 处分别设置有第一排气阀 (11) 和第二排气阀 (11，），
还包括驱动子转子 （3、 3') 自转的子转子驱动装置， 当主转子 （2) 绕圆心 0转动时， 子转子驱动装置驱动子转子 （3、 3') 绕圆心 0' 反向转动， 转动过程中凸点 Τ和 T' 与主转 子 （2)外壁相接触， 且子转子 （3、 3') 的转动角速度是主转子 （2)转动角速度的 Ν倍， 所 述 Ν为内凸起 （7、 7') 组数的偶数倍，
当子转子 （3、 3')转动至内凸起 （7、 7')位置处时， 所述子转子 （3、 3') 的开口与内 凸起 （7、 7') 相对， 所述凸点 Τ或 T' 依次与子转子 （3、 3') 内的曲线 ^和/ 相接触， 所 述尖角 J和 J' 分别与内凸起 （7、 7') 上的曲线 /2和/2' 始终相接触。
2、根据权利要求 1所述的转子压缩机， 其特征在于： 所述曲线 /2和/2' 为子转子（3、 3') 随主转子 （2) 转动时尖角 J和 J' 的运动轨迹， 曲线 /2和/2' 在 TOT' 为 X轴的直角坐标系 中的坐标方程为：
X=L*C0S a +r*C0S ( β /2+ (1- N) * α )，
Y=L*SINa+r*SIN(P/2+(l-N)*a)， 其中 a 为主转子 （2) 的旋转角度， β/4 α — β/4; 所述曲线 和 ' 为子转子 （3、 3') 随主转子 （2)转动时凸点 T或 T' 相对子转子 （3、 3') 的运动轨迹。 曲线 / P/ 在以子转子 （3、 3') 对称轴为 X轴的直角坐标系中的坐标方 程为：
V =- L*Sin a *Sin ( (1- N) * a ) + (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Cos ( (1- N) * a )，
Y， =- L*Sin a *Cos ( (1- N) * a ) - (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Sin ( (1- N) * a )，
其中 a 为主转子 （2) 的旋转角度， W=L_R。
3、 根据权利要求 1或 2所述的转子压缩机， 其特征在于： 所述子转子驱动装置包括小端 盖 （12、 12')、 齿轮 （13、 13') 和齿圈 （14、 14')， 所述大端盖 （4、 4') 的内端分别与主 转子 （2) 的轴向两端固定连接， 所述大端盖 （4、 4') 上设有适于小端盖 （12、 12')在其中 自转的通孔， 所述小端盖 （12、 12') 的内端与子转子 （3、 3') 的轴向两端固定连接， 所述 小端盖 （12、 12') 的外端连接有与子转子 （3、 3') 共轴的齿轮轴 （16)， 所述齿轮轴 （16) 外端穿过通孔连接有齿轮 （13、 13')， 所述缸体 （1) 两端向外延伸有凸台 （17)， 所述齿圈
(14、 14') 固定安装在缸体的凸台 （17) 上， 且齿圈 （14、 14') 与主转子 （2)共轴， 所述 齿轮 （13、 13') 与齿圈 （14、 14') 相啮合， 其中齿圈 （14、 14') 的基圆半径为齿轮 （13、 13') 基圆半径的 N倍。
4、 根据权利要求 3所述的转子压缩机， 其特征在于： 还包括输入轴 （18)， 所述输入轴 (18) 通过拐臂 （19) 与大端盖 （4、 4') 固定连接， 且输入轴 （18) 与主转子 （2) 共轴。
5、 根据权利要求 4所述的转子压缩机， 其特征在于： 还包括冷却系统， 所述冷却系统包 括设置在缸体 （1)壁内的第一冷却腔 （20)， 设置在主转子 （2) 内的第二冷却腔 （21)和设 置在子转子（3、 3') 内的第三冷却腔（22、 22')， 所述第一冷却腔（20)通过设置在缸体（1) 壁上的冷却液进、 出口 （23、 24) 与冷却液箱相连通， 所述第二冷却腔 （21) 和第三冷却腔
(22、 22') 通过设置在大端盖 （4、 4')、 小端盖 （12、 12')、 拐臂 （19) 和输入轴 （18) 上 的贯通冷却通道 （25、 25') 与冷却液箱相连通。
6、 根据权利要求 5所述的转子压缩机， 其特征在于： 还包括外端盖 （26)， 所述外端盖
(26) 与凸台 （17) 的外端固定连接， 所述输入轴 （18) 的外端穿过外端盖 （26) 上的轴孔
(27)。
7、 根据权利要求 6所述的转子压缩机， 其特征在于： 所述外端盖 （26) 与凸台 （17)连 接部位之间设有密封垫 （28)， 所述轴孔 （27) 内装有旋转密封圈 （29)。
8、 根据权利要求 7所述的转子压缩机， 其特征在于： 所述子转子 （3、 3') 为两个， 所 述内凸起 （7、 7') 为一组， 所述凸点 T和 T' 相对缸体 （1) 轴心对称分布， 所述 N为 2。
9、 根据权利要求 7所述的转子压缩机， 其特征在于： 所述子转子为三个， 所述内凸起为 一组， 所述凸点 T和 T' 相对缸体轴心对称分布， 所述 N为 2。
10、 根据权利要求 7所述的转子压缩机， 其特征在于： 所述子转子为四个， 所述内凸起 为两组， 所述两个凸点 T和两个凸点 T' 交替均匀分布在缸体内壁上， 所述 N为 4。
11、 一种转子发动机， 其特征在于： 包括缸体（1)、 主转子（2)和至少两个子转子（31、 31')， 所述主转子 （2) 和子转子 （31、 3 ) 纵向设置在缸体 （1) 内部， 且主转子 （2) 与 缸体 （1) 共轴设置， 缸体 （1) 的轴向两端设有大端盖 （4、 4')，
所述子转子 （31、 3 ) 为横截面大体是月牙形的柱体， 子转子 （31、 3 )截面外圆半 径为 r， 子转子 （31、 3 ) 外圆圆心 0' 与子转子 （31、 31') 两个尖角 J、 J' 之间构成子 转子开口角 β， 所述子转子 （31、 3 )两个尖角】、 J' 之间设有相对子转子 （31、 3 ) β 角平分线对称的曲线 ^和/ '， 所述曲线 ^和/ 构成子转子 （31、 3 ) 的内弧面 JJ'， 所述 内弧面 JJ' 的曲线 /段上设有过气槽 （5)，
所述主转子（2)大体为圆柱体， 其截面半径为 R， 所述主转子（2)圆心 0与子转子（31、 3 ) 外圆圆心 0' 之间的圆心距为 L， R+r>L>R, 所述主转子 （2) 的外壁上均匀分布有与子 转子 （31、 3 )数量相等的弧形凹槽 （6)， 所述弧形凹槽 （6)适于子转子 （31、 3 )在其 中自转， 且弧形凹槽 （6) 始终容纳子转子 （31、 3 ) 的至少一部分，
所述缸体 （1) 的内壁大体为圆柱体， 缸体 （1) 截面半径为 L+r， 缸体 （1) 内壁上设有 至少一组内凸起 （7、 7')， 所述每组内凸起 （7、 7') 包含两个沿缸体 （1) 内壁均匀分布的 凸点 T和 T'， 所述凸点 Τ和 T' 的两侧分别通过两条相对缸体 （1) 半径对称的曲线 /2和/2' 与缸体 （1) 内壁相连接， 所述两条 /2曲线上都设有卸压槽 （8)， 其中所述凸点 Τ两侧的 /2和
/2' 曲线上分别设有排气口 （91)和进气口 （101)， 所述凸点 T' 一侧的 /2' 曲线上设有喷油 嘴 （111) 或火花塞， 还包括驱动子转子 （31、 3 ) 自转的子转子驱动装置， 当主转子 （2)绕圆心 0转动时， 子转子驱动装置驱动子转子 （31、 3 ) 绕圆心 0' 反向转动， 转动过程中凸点 T和 T' 与主 转子（2)外壁相接触， 且子转子（31、 3 ) 的转动角速度是主转子（2)转动角速度的 N倍， 所述 N为内凸起 （7、 7') 组数的偶数倍，
当子转子 （31、 3 )转动至内凸起 （7、 7') 位置处时， 所述子转子 （31、 3 ) 的开口 与内凸起 （7、 7') 相对， 所述凸点 T或 T' 依次与子转子 （31、 3 ) 内的曲线 和/ 相接 触， 所述尖角 J和 J' 分别与内凸起 （7、 7') 上的曲线 /2和/2' 始终相接触。
12、 根据权利要求 11所述的转子发动机， 其特征在于： 所述曲线 /2和/2' 为子转子（31、 3 ) 随主转子 （2) 转动时尖角 J和 J' 的运动轨迹， 曲线 /2和/2' 在 TOT' 为 X轴的直角坐 标系中的坐标方程为：
X=L*C0S a +r*C0S ( β /2+ (1- N) * α )，
Y=L*SINa+r*SIN(P/2+(l-N)*a)， 其中 a 为主转子 （2) 的旋转角度， β/4 α — β/4;
所述曲线 ^和/ 为子转子（31、 3 )随主转子（2)转动时凸点 Τ或 T'相对子转子（31、 3 ) 的运动轨迹， 曲线 / P/ 在以子转子 （31、 3 ) 对称轴为 X轴的直角坐标系中的坐 标方程为：
V =- L*Sin a *Sin ( (1- N) * a ) + (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Cos ( (1- N) * a )，
Y， =- L*Sin a *Cos ( (1- N) * a ) - (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Sin ( (1- N) * a )，
其中 a 为主转子 （2) 的旋转角度， W=L_R。
13、 根据权利要求 11或 12所述的转子发动机， 其特征在于： 所述子转子驱动装置包括 小端盖 （12、 12')、 齿轮 （13、 13') 和齿圈 （14、 14')， 所述大端盖 （4、 4') 的内端分别 与主转子 （2) 的轴向两端固定连接， 所述大端盖 （4、 4') 上设有适于小端盖 （12、 12')在 其中自转的通孔， 所述小端盖 （12、 12') 的内端与子转子 （31、 3 ) 的轴向两端固定连接， 所述小端盖 （12、 12') 的外端连接有与子转子 （31、 3 )共轴的齿轮轴 （16)， 所述齿轮轴
(16) 外端穿过通孔连接有齿轮 （13、 13')， 所述缸体 （1) 两端向外延伸有凸台 （17)， 所 述齿圈 （14、 14') 固定安装在缸体的凸台 （17)上， 且齿圈 （14、 14')与主转子（2)共轴， 所述齿轮（13、 13')与齿圈（14、 14')相啮合， 其中齿圈（14、 14')的基圆半径为齿轮（13、 13') 基圆半径的 N倍。
14、 根据权利要求 13所述的转子发动机， 其特征在于： 还包括输出轴 （18)， 所述输出 轴 （18) 通过拐臂 （19) 与大端盖 （4、 4') 固定连接， 且输出轴 （18) 与主转子 （2) 共轴。
15、 根据权利要求 14所述的转子发动机， 其特征在于： 还包括冷却系统， 所述冷却系统 包括设置在缸体 （1)壁内的第一冷却腔 （20)， 设置在主转子 （2) 内的第二冷却腔 （21)和 设置在子转子 （31、 3 ) 内的第三冷却腔 （22、 22')， 所述第一冷却腔 （20)通过设置在缸 体 （1)壁上的冷却液进、 出口 （23、 24) 与冷却液箱相连通， 所述第二冷却腔 （21)和第三 冷却腔（22、 22')通过设置在大端盖（4、 4，）、小端盖（12、 12，）、拐臂 (19)和输出轴 (18) 上的贯通冷却通道 （25、 25') 与冷却液箱相连通。
16、 根据权利要求 15所述的转子发动机， 其特征在于： 还包括外端盖 （26)， 所述外端 盖 （26) 与凸台 （17) 的外端固定连接， 所述输出轴 （18) 的外端穿过外端盖 （26) 上的轴 孔 （27)。
17、 根据权利要求 16所述的转子发动机， 其特征在于： 所述外端盖 （26) 与凸台 （17) 连接部位之间设有密封垫 （28)， 所述轴孔 （27) 内装有旋转密封圈 （29)。
18、 根据权利要求 17所述的转子发动机， 其特征在于： 所述子转子 （31、 3 ) 为两个， 所述内凸起 （7、 7') 为一组， 所述凸点 T和 T' 相对缸体 （1) 轴心对称分布， 所述 N为 2。
19、 根据权利要求 17所述的转子发动机， 其特征在于： 所述子转子为三个， 所述内凸起 为一组， 所述凸点 T和 T' 相对缸体轴心对称分布， 所述 N为 2。
20、 根据权利要求 17所述的转子发动机， 其特征在于： 所述子转子为四个， 所述内凸起 为两组， 所述两个凸点 T和两个凸点 T' 交替均匀分布在缸体内壁上， 所述 N为 4。
21、 一种转子汽轮机， 其特征在于： 包括缸体（1)、 主转子 （2)和至少两个子转子 （31、 31')， 所述主转子 （2) 和子转子 （31、 3 ) 纵向设置在缸体 （1) 内部， 且主转子 （2) 与 缸体 （1) 共轴设置， 缸体 （1) 的轴向两端设有大端盖 （4、 4')，
所述子转子 （31、 3 ) 为横截面大体是月牙形的柱体， 子转子 （31、 3Γ) 截面外圆半 径为 r， 子转子 （31、 3 ) 外圆圆心 0' 与子转子 （31、 31') 两个尖角 J、 J' 之间构成子 转子开口角 β， 所述子转子 （31、 3 )两个尖角】、 J' 之间设有相对子转子 （31、 3 ) 的 β 角平分线对称的曲线 ^和/ ， 所述曲线 ^和/ 构成子转子 （31、 3 ) 的内弧面 JJ'， 所 述内弧面 JJ' 的曲线 /段上设有过气槽 （5)， 过气槽 （5) 为凹槽，
所述主转子（2)大体为圆柱体， 其截面半径为 R， 所述主转子（2)圆心 0与子转子（31、 3 ) 外圆圆心 0' 之间的圆心距为 L， R+r>L>R, 所述主转子 （2) 的外壁上均匀分布有与子 转子 （31、 3 )数量相等的弧形凹槽 （6)， 所述弧形凹槽 （6)适于子转子 （31、 3 )在其 中自转， 且弧形凹槽 （6) 始终容纳子转子 （31、 3 ) 的至少一部分，
所述缸体 （1) 的内壁大体为圆柱体， 缸体 （1) 截面半径为 L+r， 缸体 （1) 内壁上设有 至少一组内凸起 （7、 7')， 所述每组内凸起 （7、 7') 包含两个沿缸体 （1) 内壁均匀分布的 凸点 T和 T'， 所述凸点 Τ和 T' 的两侧分别通过两条相对缸体 （1) 的通过 Τ和 T' 的半径对 称的曲线 /2和/2' 与缸体 （1) 内壁相连接， 所述两条 /2曲线上都设有卸压槽 （8)， 其中所述 凸点 Τ两侧的 /2和/2' 曲线上分别设有第一排气口 （92) 和第二进气口 （102)， 所述凸点 T' 两侧的 /2和/2' 曲线上分别设有第二排气口 （92') 和第一进气口 （102')，
还包括驱动子转子 （31、 3 ) 自转的子转子驱动装置， 当主转子 （2)绕圆心 0转动时， 子转子驱动装置驱动子转子 （31、 3 ) 绕圆心 0' 反向转动， 转动过程中凸点 Τ和 T' 与主 转子（2)外壁相接触， 且子转子（31、 3 ) 的转动角速度是主转子（2)转动角速度的 Ν倍， 所述 Ν为内凸起 （7、 7') 组数的偶数倍，
当子转子 （31、 3 )转动至内凸起 （7、 7') 位置处时， 所述子转子 （31、 3 ) 的开口 与内凸起 （7、 7') 相对， 所述凸点 Τ或 T' 依次与子转子 （31、 3 ) 内的曲线 和/ 相接 触， 所述尖角 J和 J' 分别与内凸起 （7、 7') 上的曲线 /2和/2' 始终相接触。
22、 根据权利要求 21所述的转子汽轮机， 其特征在于： 所述曲线 /2和/2' 为子转子（31、 3 ) 随主转子 （2) 转动时尖角 J和 J' 的运动轨迹， 曲线 /2和/2' 在 TOT' 为 X轴的直角坐 标系中的坐标方程为：
X=L*C0S a +r*C0S ( β /2+ (1- N) * α )，
Y=L*SINa+r*SIN(P/2+(l-N)*a)， 其中 a 为主转子 （2) 的旋转角度， β/4 α — β/4;
所述曲线 ^和/ 为子转子（31、 3 )随主转子（2)转动时凸点 Τ或 T'相对子转子（31、 3 ) 的运动轨迹， 曲线 / P/ 在以子转子 （31、 3 ) 对称轴为 X轴的直角坐标系中的坐 标方程为：
V =- L*Sin a *Sin ( (1- N) * a ) + (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Cos ( (1- N) * a )，
Y， =- L*Sin a *Cos ( (1- N) * a ) - (- W+L*Sin a *tg ( a /2) ) *Sin ( (1- N) * a )，
其中 a 为主转子 （2) 的旋转角度， W=L_R。
23、 根据权利要求 21或 22所述的转子汽轮机， 其特征在于： 所述子转子驱动装置包括 小端盖 （12、 12')、 齿轮 （13、 13') 和齿圈 （14、 14')， 所述大端盖 （4、 4') 的内端分别 与主转子 （2) 的轴向两端固定连接， 所述大端盖 （4、 4') 上设有适于小端盖 （12、 12')在 其中自转的通孔， 所述小端盖 （12、 12') 的内端与子转子 （31、 3 ) 的轴向两端固定连接， 所述小端盖 （12、 12') 的外端连接有与子转子 （31、 3 )共轴的齿轮轴 （16)， 所述齿轮轴
(16) 外端穿过通孔连接有齿轮 （13、 13')， 所述缸体 （1) 两端向外延伸有凸台 （17)， 所 述齿圈 （14、 14') 固定安装在缸体的凸台 （17) 里侧， 且齿圈 （14、 14') 与主转子 （2)共 轴， 所述齿轮 （13、 13') 与齿圈 （14、 14') 相啮合， 其中齿圈 （14、 14') 的基圆半径为齿 轮 （13、 13') 基圆半径的 N倍。
24、 根据权利要求 23所述的转子汽轮机， 其特征在于： 还包括输出轴 （18)， 所述输出 轴 （18) 通过拐臂 （19) 与大端盖 （4、 4') 固定连接， 且输出轴 （18) 与主转子 （2) 共轴。
25、 根据权利要求 24所述的转子汽轮机， 其特征在于： 还包括冷却系统， 所述冷却系统 包括设置在缸体 （1)壁内的第一冷却腔 （20)， 设置在主转子 （2) 内的第二冷却腔 （21)和 设置在子转子 （31、 3 ) 内的第三冷却腔 （22、 22')， 所述第一冷却腔 （20)通过设置在缸 体 （1)壁上的冷却液进、 出口 （23、 24) 与冷却液箱相连通， 所述第二冷却腔 （21)和第三 冷却腔（22、 22')通过设置在大端盖（4、 4，）、小端盖（12、 12，）、拐臂 (19)和输出轴 (18) 上的贯通冷却通道 （25、 25') 与冷却液箱相连通。
26、 根据权利要求 25所述的转子汽轮机， 其特征在于： 还包括外端盖 （26)， 所述外端 盖 （26) 与凸台 （17) 的外端固定连接， 所述输出轴 （18) 的外端穿过外端盖 （26) 上的轴 孔 （27)。
27、 根据权利要求 26所述的转子汽轮机， 其特征在于： 所述外端盖 （26) 与凸台 （17) 连接部位之间设有密封垫 （28)， 所述轴孔 （27) 内装有旋转密封圈 （29)。
28、 根据权利要求 27所述的转子汽轮机， 其特征在于： 所述子转子 （31、 3 ) 为两个， 所述内凸起 （7、 7') 为一组， 所述凸点 T和 T' 相对缸体 （1) 轴心对称分布， 所述 N为 2。
29、 根据权利要求 27所述的转子汽轮机， 其特征在于： 所述子转子为三个， 所述内凸起 为一组， 所述凸点 T和 T' 相对缸体轴心对称分布， 所述 N为 2。
30、 根据权利要求 27所述的转子汽轮机， 其特征在于： 所述子转子为四个， 所述内凸起 为两组， 所述两个凸点 T和两个凸点 T' 交替均匀分布在缸体内壁上， 所述 N为 4。
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