旋缸式發動機罩環的製作方法

2023-06-14 23:04:31

專利名稱：旋缸式發動機罩環的製作方法
旋缸式發動機罩環
相關申請
本申請請求根據2010年6月17日提出的美國專利申請第61/355，880號的優先 權，於茲以參照方式將該申請併入此處。技術領域
本發明有關旋缸式發動機裝置罩環的領域，其中所述罩環設為與發動機的至少一 個旋轉組件一同旋轉，以減少該罩環與關聯的發動機旋轉組件間的相對旋轉運動，並減少 潤滑油穿過正排量(容積式)裝置的淨漏洩。發明內容
本發明揭不一種轉子總成，其包括一軸杆；其中，一推力負載從一第一轉子的後 部經由一第一止推軸承傳送至該軸杆，且該第一轉子的轉軸不與軸杆轉軸平行，而該第一 止推軸承的轉軸與第一轉子的轉軸同心；其中，第一止推軸承接著作用在一楔形板上，而該 楔形板的楔角等於第一轉子轉軸與軸杆轉軸間的夾角。該楔形板接著相對作用於一第二止 推軸承；所述第二止推軸承包括一轉軸，其與軸杆的轉軸同心；而所述止推軸承繼而相對 作用於一固定接設於軸杆的第二推力板。
於所述轉子總成的配置中，作用於第一轉子的推力負載經由一承載組件傳送至該 軸杆，而該承載組件設為可使該軸杆承受拉力負載。
本發明亦揭示另一種轉子總成，其包括多個轉子，其中包括至少一個第一轉子與 一個第二轉子。各轉子的中心軸彼此偏位而不共線。且各轉子具有多個突部與凹部。第一 與第二轉子各包括一形成局部球面的外表面；每個所述局部外球面合用一共同的圓心。本 發明亦揭示一罩環本體，其包括一內球面，依操作性設為環繞在所述轉子的外球面周緣，且 該罩環本體以某一角速度與轉子同向旋轉。
以上所述轉子總成的配置中，可使該罩環本體包括多個軸向剖開的內罩環組件， 以利組裝於第一和/或第二轉子的外球面上。
或者，所述轉子總成的配置中，亦可使該罩環本體由一圓周形套筒支撐，使罩環本 體產生的徑向力被吸收成套筒內的圓周應力。此種圓周形套筒可包括多個圓周向剖開的內 罩環組件，以利組裝於所述轉子的外球面上。此種罩環裝置可設為由一套筒環繞該罩環本 體外周，使罩環本體產生的徑向力被吸收成套筒內的圓周應力。在一形式中，該套筒以幹涉 配合方式耦接於罩環本體而在所述內罩環組件上施加一徑向朝內的預負載。所述轉子總成 亦可設為使該罩環本體相對固定於第一轉子，因此僅有罩環本體與第二轉子間發生相對運 動。此種轉子總成使用的罩環本體可與第一轉子的本體成為整合的單體。或者，該罩環本 體可環繞一軸線旋轉；而此軸線與第一及第二轉子的軸線不同。
所述轉子總成可配置為讓該罩環本體包括一或多個定義出徑向孔口的表面，所述 形狀的孔口可於部分旋轉階段中被第一或第二轉子的突部遮擋，並在其餘的旋轉階段中不 受所述突部遮擋。在一形式中，所述孔口被第二轉子的突部遮擋。
在一實施例中，將一關聯的突部間容積漸增，以使所述孔口作為流體入口。在另一形式中，將關聯的突部間容積漸減，以使所述孔口作為流體出口。
在一實施例中，所述轉子包括多個沿圓周定向的密封，所述密封與罩環的內球面接合。所述密封構件可包括多個絕對密封，所述絕對密封可為機械式密封或聚合物壓條密封。或者，所述密封構件可包括多個非接觸式密封，所述非接觸式密封可為迷宮式密封或氣體潤滑機械式密封。所述密封構件包括一個單體密封構件，而且可為與第一和/或第二轉子結合成一體的單體密封構件。在一形式中，所述密封構件包括多個S形密封。
在一實施例中，所述密封構件包括多個平面密封，所述密封本體本身朝一方向弧曲，用以接觸罩環的截頭內球面。
為利於密封，其中一或多個轉子於每一轉子突部的頂端內可包括多個徑向溝槽， 其內裝配密封本體；所述密封本體依操作性設為既與對向轉子上的突部接合，亦與內球面及罩環本體內表面接合。基此，所述徑向密封可與所述沿圓周定向的密封接觸，以作為一連續的密封本體。
在一配置方式中，突部間的高壓流體所產生的負載會從關聯的轉子的背部經由一止推軸承傳送至一與殼體鍵合的楔形板，然後經由另一止推軸承傳送至一固接於軸杆並與軸杆一同旋轉而使軸杆承受拉力負載的板體。
在另一形式中，該罩環包括一體設於其上的轉子調定裝置，以於罩環本體與第一和/或第二轉子至少其中之一間傳送扭矩。基此，該轉子調定裝置可包括多個球面滾珠，在罩環截頭內球面與轉子外徑上開設的多個大略橢圓形的路徑內滾動。或者，該轉子調定裝置包括多個球面滾珠，其設為可在罩環本體內球面與至少一轉子的外表面上開設的多個大略正弦曲線狀的路徑內滾動。


圖1為本發明實施為一壓縮機總成時的等角分解圖2為圖1所示本發明實施例的組合剖視圖3為圖1所示本發明實施例於部位3的細部圖
圖4為圖1所示本發明實施例於部位4的細部圖
圖5為圖1所示本發明實施例於部位5的細部圖
圖6為圖1所示本發明實施例的組合端視圖7為本發明實施為一泵總成時的等角分解圖8為圖7所示本發明實施例的組合剖視圖9為本發明實施為一膨脹器總成時的等角分解圖10為圖9所示本發明實施例的組合剖視圖11為本發明另一實施例的前視圖12為圖11所示實施例沿12-12截線的側向剖視圖
圖13為圖11所示實施例的分解圖14為另一罩環實施例分解圖15為圖14所示實施例的組合圖；
圖16為圖14所示實施例的前視圖17為圖14所示實施例的側向剖視圖18為圖14所示實施例的虛線圖19為另一實施例的等角視圖20為圖14所示實施例的側視圖21為圖14所示實施例的前視圖22為一平面圖，顯示一平直圓周向密封的實施例；
圖23為圖17所示密封的端視圖24為圖18所示實施例的細部圖24為一前視圖，顯示利用圓筒形徑向密封的轉子與殼體總成的一實施例；
圖25為圖24中沿截線25-25的剖視圖26為圓筒形徑向密封一實施例的細部圖27為圖26中沿截線27-27的剖視圖。
具體實施方式
在本說明書中，CvR—詞用以指稱一種旋缸式發動機(泵、壓縮機、外燃機等)，諸 如美國第』 674號申請及其前身所述者。此處說明的罩環總成20對於多種旋缸式發動機 (CvR)裝置，包括2009年9月16日提出的美國專利申請第12，560，674號(『674)，具有許 多用途。在此以參照方式將』 674號申請併入本申請中。
請參照圖1-5所示壓縮機實施例中的罩環總成20,圖中從內往外顯示一具有鍵槽 24的軸杆22，允許軸杆22由一外部發動機驅動；或者，在某些實施例中，允許裝置像外燃 機一般地操作。在後一情況時，軸杆22與鍵槽24會驅動其他機構。一軸承23接設在軸杆 22上或形成軸杆22的一部分。軸承23具有一球面26及一調定表面28。調定表面28設 為與一調定環30配合操作。調定環30的一形式中，包括多個由一環形組件扣持的球面滾 珠，以旋轉一從動轉子32，如』 674號申請中所述者。某些實施例中設有多個潤滑劑孔34， 允許將潤滑劑(諸如潤滑油)分布在軸杆22和軸杆22與之相對旋轉或往復運動的各組件 之間，如圖2所示者。其中，中央油槽道36允許潤滑劑分布到從動轉子32或背板38與軸 杆22之間。本申請中亦提供一動力轉子40。然而，在某些實施例中，動力轉子40設為與軸 杆22 —同旋轉但不相對軸杆22往復運動，因此兩者之間或許未必需要油孔。如圖1所示， 動力轉子40經由接合面46上位於兩兩相鄰突部48間的各凹部44內的孔口 42形成後側 孔道。各孔口 42與背板38內所設的低壓入口 50及高壓出口 52成徑向對齊，以允許流體 (氣體)經由該處排出。圖1所示的動力轉子40為一壓力波增壓器，但是亦可使用其他類 型的旋缸式發動機(CvR)轉子。
罩環54環繞在動力轉子40與從動轉子32的周圍，且大致包括一截頭內球面56。 罩環54可設計成沿軸向剖開，如圖1所示的實例；或沿圓周剖開，如圖7所示；視不同應用 中的壓力、絕對密封能力及旋轉速度而定。在圖1所示實施例中，罩環54包括一第一半部 54a及一第二半部54b，此二半部可用許多不同的方式連接，包括將插銷插入內罩環54每一 半部內的多數孔洞58中。凡具備此類技術領域一般技能的人士當可輕易理解如何達成此 種連接。兩半部一旦適當定位後，可將一扣環60放在環槽62內，並可將一外套筒64環設在 內罩環54的兩半部54a、54b外周，主要用於對抗軸杆22與各轉子於旋轉時產生的朝外離心力，以及壓縮機總成20內的氣體膨脹力。可將一第二環圈66嵌設於一第二環槽68內， 以便將內罩環54的兩半部進一步固緊，並協助扣持外套筒64。在一形式中，扣環60、66使 用彈簧鋼製成且具裂口，從圖中顯示的環圈66可以看出。
由於動力轉子40在一形式中設為與軸杆22及內罩環54 —同旋轉,所以內罩環54 內可設置多數孔洞70允許插銷插入，穿過內罩環54進入動力轉子40，例如進入動力轉子 40上的孔洞72，以維持動力轉子40與內罩環54及軸杆22之間的旋轉連接與往復運動連接。
請參照圖4，其為圖1所示一部位的細部圖。動力轉子40的一環形槽76內，可嵌 設多個沿圓周定向的密封或壓條74。所述位於動力轉子40上沿圓周定向的密封或壓條74 可採用固定方式接設於罩環上作為靜態密封，因為罩環54與動力轉子40之間並無任何實 質的運動。在一較佳形式中，內罩環54內表面56與動力轉子40外表面78之間的公差(間 隙)，應該非常緊，以使通過各密封74的漏洩最小化。在一形式中，所述密封74為一整體結 構。不過圖1所示實施例中，所述密封74包括多個鏡像的S形密封，此種密封比整體密封 更容易生產與安裝。
請參照圖3，其為圖1所示另一部位的細部圖，其中顯示多個徑向溝槽77與一大致 環形的外溝槽78。徑向溝槽77內用於裝配多個徑向密封(圖中未示)。環形外溝槽78在 從動轉子32內，其內可放置多個側向密封。在圖5所示實施例中，徑向溝槽77比環形外溝 槽78更深。在此實施例中，徑向密封可朝外延伸並抵靠在罩環的內表面，而外環形密封可 抵靠在徑向密封的側面；不過，其它構形也是可行的。由於從動轉子32在一形式中大致與 內罩環54 —同旋轉，但其旋轉軸相對軸杆22有一偏角80，從圖2中可以看出，所以從動轉 子32會遭遇某種相對內罩環54的旋轉與往復運動。在某些實施例中，動力轉子40上所設 的突部48與凹部44，其數目與從動轉子32上所設的不同。請參照圖5，其亦為圖1所示另 一部位的細部圖，顯示徑向溝槽77往從動轉子32的中心部延伸至軸承23。此外，由於從動 轉子32遭遇相對內軸承23的往復運動，所以從動轉子32上會設置另一大致環形的內溝槽 82，用以容置一內環形密封(圖中未示)。在一形式中，從動轉子32、環槽68與軸承23之 間的徑向密封與側向密封，可類似汪克爾轉子發動機(Wankel engines)內使用的密封,這 也是具備此類技術冷一般技能的人士所熟知者。在一形式中，比較圖2與圖3時可以看到 環形外溝槽78內有一環形密封96。此外，請比較圖2與圖5可以看到與軸承23鄰接的環 形內溝槽82內容置一環形密封98。在一形式中，環形密封96、98是裂口式預負載密封，所 述徑向密封則位於兩者之間。此種額外的密封可防止從罩環發生漏洩。這些密封遭遇的主 要是從動轉子32與內罩環54內表面56間的往復運動，所以摩擦損耗極低。
請參照圖2，其為圖6中沿截線2-2的剖面圖。壓縮機總成200的各個獨立組件以 一形式組裝時，可以輕易理解它。此外，圖2比其他圖式更清楚地顯示出偏角80。在一形式 中，從圖1及圖6可以看出，螺栓板84包括多個孔洞86 ;孔洞86與從動轉子32內的孔洞 88對齊，因此可將螺栓板84接設於從動轉子32。此外，螺栓板84的一形式中包括一表面 90，其與調定環30配合操作。調定環30包括多個調定器31，其進而與前述的軸承23上的 調定表面28配合操作。
圖2中亦顯不扣環60、66的功能是使內罩環54相對外套筒66扣持定位。外套筒 64與內罩環54的外表面之間可為壓入配合、收縮配合、或具有極緊密的容差。如圖1所示，外套筒64包括一寬度92，其與兩扣環60、66間的寬度94大致相同。
相較於已往的各種設計，此種設計較大的好處之一是，利用所示的可旋轉罩環設 計時，可以使用類似以前在汪克爾轉子發動機內使用的那種絕對密封；另一個好處是，在某 些實施例中，相較於先前的設計，密封上出現的相對速度可以降低十倍。相對速度的降低， 允許裝置使用絕對密封操作時的每分鐘轉數(RPM)，大大高於以前所能允許的轉數。此種設 計的另一好處是，在某些實施例中，漏洩路徑數目比先前技術實施例中降低兩倍。由於兩個 轉子之一如今是相對罩環大致為固定(並完全密封)，所以此轉子與罩環及軸杆間可使用 絕對密封。有些先前技術實施例中，使用兩個轉子，而其與不旋轉的殼體間有間隙，所述間 隙增加了轉子與殼體間的相對旋轉及振動。
如前所論述，罩環可沿軸向剖開，如圖1所示；或者可沿圓周向剖開，如圖7所示。 圖7顯示一外罩環100，其具有密封面102，使外罩環100包括一前部104與一後部106。在 此實施例中，軸杆110在功能上與前述相同，並可包括一鍵槽112及多個油孔114 ;油孔114 的功能與前述相同。
圖7所示實施例的設計，其功能與泵相同，因此具有多個孔口，包括第一孔口 116 及一第二孔口 118。第一及第二孔口 116、118分別與背板124內所設的第一氣孔120及第 二氣孔122成流體耦接。雖然圖1所示實施例的入口 50及出口 52具有不同的大小，但在圖 7所示的泵構形中，通過泵的流體(液體)也許沒有任何實質的壓縮，所以顯示的孔口 116、 118大小大致相同。
圖7所示實施例亦包括一內罩環126,其上包括多個孔洞128。螺栓或其他緊固組 件可通過孔洞128而與外罩環100上的孔洞130嚙合，將內罩環126裝配到外罩環100上。 在一形式中，如圖8所示者，本實施例設有多個孔洞108，可供緊固組件通過與連接。此外並 設一第一轉子132與一第二轉子136。第一轉子132經由軸承134的調定表面調定。第二 轉子136經由一鍵槽138與例如設於軸杆110的鍵槽140內的栓鍵接合，而與軸杆110耦 接並一同旋轉。當然也可利用其他機構。第二轉子136的一形式包括多個孔口 142，其與孔 口 116、118成徑向對齊，以允許流體通過該處。
在一形式中，內罩環126包括一圓周邊緣158,其內徑160大致與外罩環100前部 104內一肩部164的內徑162相同。與圖8的視圖比較時，可以看出這些組件如何允許裝置 的組裝，因為第一轉子132與第二轉子136的最大直徑通常會大於外罩環100的最小直徑 166或內罩環126的最小直徑168。第二轉子136和/或第一轉子132在一形式中各包括 一整體的結構，如圖7所不。因此,若在罩環總成170 (外罩環100與內罩環126的組合體) 沒有拆解能力的情況下，即使並非不可能，也極難組合具有圖標所需公差的裝置(泵)。
圖7所示實施例與圖1所示實施例之間的另一額外差異在於添加一個固定式斜盤 144及一止推滾子軸承208。固定式斜盤144上包括一個孔洞146可固持一插銷，以防止固 定式斜盤144旋轉。在此一實施例中，固定式斜盤144不與軸杆110 —起旋轉，而是提供一 偏角148，如圖8所示。止推滾子軸承208亦可用在前述各實施例中。結構210是一組角面 接觸軸承(向心推力軸承)，其設計成用以支持軸杆上的推力負載與徑向負載。
圖9顯不另一種罩環配置方式,其中包括一軸向剖開的內罩環156,與先前參照圖1所述者相同。然而，在此實施例中，第一轉子150包括多個插銷容置部152，其與內罩環 156上所設的插銷容置部154對齊。因此，當裝置組合後，且插銷、螺栓或其他緊固組件通過插銷容置部152、154時，插銷可保持內罩環156相對第一轉子150的相對位置。在此實施 例中，內罩環156包括一肩部或切除部174，此部分的設計可與從一外套筒178內表面180 延伸出的肩部或突出部176配合操作。在一形式中，外套筒178的內表面180半徑大致與 內罩環156的外表面182半徑相同。因此，外套筒178可經由收縮配合、壓入配合、幹涉配 合、黏著劑、緊固組件或其他同等連接方式而與內罩環156耦接，以便對抗因為壓力與離心 力而產生的套筒膨脹。
圖中顯示第二轉子192的外徑188與內徑190上分別設有密封環184、186。其他 地方的間隙則減至最小以提供極微且可控的漏洩路徑，而不使用先前技術中的接觸密封。 第一轉子的背側經由多數貫孔194而形成進/出孔道。第一轉子貫孔194實質上大於其他 實施例中顯示的孔口。
圖9所示的形式中，其調定是利用第二轉子192內的多個橢圓溝槽196與多個球 面軸承198達成的。球面軸承198安裝在橢圓溝槽196與軸承202上的多個橢圓溝槽200 之間。如圖所示，橢圓溝槽200凹設在軸承202上。在一形式中，軸承202包括多個孔洞 204，其與第一轉子150內的孔洞206對齊，以允許第一轉子經由插銷、螺栓或其他方式附著 在軸承202上。此外也可設置供潤滑劑通過的孔洞。
具有此類技術領域一般技能的人士可輕易修改圖1所示實施例而用作一內燃機。 其密封可設計為適用於類似汪克爾轉子發動機所面臨的高溫與高壓。此種內燃機的入口 / 出口上可使用或不使用外部閥門，而且亦可使用點火器，諸如一般的火星塞，或者根據柴油 機中使用的原理操作之。
圖11-13揭露另一實施例，可供用於一種可能的壓縮機設計(或者也可以是其他 流體處理裝置)。此一實施例的差異在於，有多個滾珠軸承調定器212接合於內罩環214內 表面232內所設的凹槽230。如此可產生較高的滾珠軸承滾動速度，然而，因為滾珠調定器 徑向朝外地位於裝置內而有更大的力矩臂，所以現在使用較少或較小的滾珠即有更大的額 定扭矩容量。讓潤滑油通過整個轉子216、218直到各嵌入件222內的油孔220，可達到潤滑 作用。嵌入件222可用較硬材料製作，以供調定器212在其內滾動。調定器可容置在第二 轉子218內所設的孔洞224內。在此實施例中，調定器212不必直接與軸杆接設，而可透過 罩環總成間接地接設於軸杆。此外，可如先前所述設一外罩環228。
圖14-18顯示另一實施例的罩環234，其中罩環本體238本身有一表面236經鏤空 而定義一孔口，以允許流體通過該處。此孔口可為一入口孔或一出口孔，視其確實的輪廓而 定。如圖14-18所示，此孔口所形成的形狀，使其可在流體進入的操作階段時與兩對向轉子 240,242間的凹腔244相通，並於流體壓縮或流出階段時關閉，反之亦然。此種配置方式簡 化了前述轉子背面上的孔道配置需求。
此一實施例的罩環內形成的孔口，由於兩轉子間的速差，所以時而開啟，時而關 閉。在一形式中，罩環固定在第一轉子上。此實施例中的第一轉子具有二個突部，另一轉子 具有三個突部，因此第一轉子每轉一圈時，第二轉子旋轉2/3圈。由於第二轉子是相對罩環 移動，所以第二轉子可間歇地遮檔孔口。
在一形式中的轉子總成246包括第一轉子240與第二轉子242，其各有一中心軸線 彼此偏位而非共線，且各具有多個突部248與凹部250。在一形式中，此轉子總成於配置時， 第一與第二轉子分別有一個外表面252、254，其各包括一局部球面，且每一球面合用一共同的圓心。在此實施例中，罩環本體238的配置中包括一內球面256，依操作性設計為環繞在 轉子240/242的外球面252/254周緣。在一實施例中，罩環本體238以某一角速度與轉子 240/242同向旋轉。
圖14-18所示實施例可與先前所示的組件組合。例如，配置轉子總成時，罩環本體 可如圖1所示成軸向剖開，或如圖7所示成徑向剖開，以利於組裝在所述轉子的外球面上。
在罩環本體成剖開的情況時，可使用諸如圖1所示的套筒64環設於罩環本體外 周，使罩環本體產生的徑向力被吸收成套筒64內的圓周應力。套筒64可藉幹涉配合的方 式與罩環本體耦接，可對各個內罩環組件施以徑向朝內的預負載。圖1顯示的實例包括二 個內罩環組件54a、54b,配合一個外套筒64。
以上所述轉子總成可配置為讓罩環本體238相對第一轉子成固定，僅有罩環本體 238與第二轉子間才發生相對運動。在本實施例的一形式中，罩環本體238與第一轉子240 的本體成為整合的單體。
所述轉子總成可配置為讓罩環本體環繞一軸線旋轉；此軸線與第一及第二轉子的 軸線不同。
在一實施例中，罩環本體包括一或多個定義出徑向孔口的表面236，所述形狀的孔 口可於部分旋轉階段中被多個轉子突部240遮擋，並在其餘的旋轉階段中與轉子240/242 上的凹部250對齊而形成開放狀態。設計此種轉子總成時，可將所述孔口配置成讓其中某 一既定的孔口在旋轉的部分或全部階段中都形成開放。在此情況時，關聯的突部間容積漸 增，使所述孔口作為流體入口，抑或作為流體出口。
配置所述轉子總成時，可使各轉子的外球面包括多個沿圓周定向的密封，如圖3-5 所示者，這些密封與罩環的內球面接合。這些密封構件可包括絕對密封，諸如機械式密封或 聚合物壓條密封。或者，這些密封構件可包括非接觸式密封，諸如迷宮式密封或氣體潤滑機 械式密封，甚或可在其中之一轉子或每一轉子上結合成單一整體和/或單體的密封構件。 在另一形式中，所述密封構件亦可包括多個S形密封257，如圖1所示者；在圖4中則顯示 為密封74。這些密封構件包括多個S形密封，其中密封本體本身沿一方向弧曲，以與罩環的 截頭內球面接觸。在此實施例中，配置轉子總成時，可使一或多個轉子包括多個於每一轉子 突部頂點內的徑向溝槽，於其內裝配多個密封本體；所述密封本體依操作性可設計成與對 向轉子上的突部接合併與內球面和罩環本體238的內表面256接合。在一形式中，此種密 封於其長邊接觸對向轉子，但其一端部亦可接觸罩環的內側，而其另端部則接觸中心的球 面。此種構形可利用權利要求第22項所請求的轉子總成，其中，徑向密封與圓周定向密封 接觸，因此可作為連續的密封本體。位於突出部尖端溝槽內的密封(徑向密封)與圓周向 密封間的接觸必須能阻止任何流體通過其接點。在一形式中，徑向密封與圓周向密封配合 操作以構成一連續的密封線，用以封閉特定突部組之間變化的容積。
如圖19-24顯示的密封構件形式中，包括多個平面密封258，其中的密封本體本身 具有徑向弧曲的外表面260，用以接觸罩環的截頭內球面。此種平面圓周向密封258裝配在 轉子264內形成的密封溝槽262中。在一形式中，有一表面定義一淺窩或凹孔266，每一密 封區段都在此相會。這些凹孔266的功能與汪克爾轉子發動機的角密封相同。
在一形式中使用如圖24-25顯示的圓筒形徑向密封270，其各具有一中心線；所述 中心線位於一個將球面276/278 —分為二的平面上，並與轉子274的背面272平行。使用此種圓筒形徑向密封270有幾個優點。第一，可使圓筒形徑向密封的直徑夠大，因此轉子突 部尖端的任何突懸部分可被轉子突部尖端內的徑向密封槽孔切除，否則突懸部會造成轉子 突部組裝於中心球面276時的困難。如果突部凸伸超過球面276的中心線280，突部尖端的 突懸部可能形成問題。組裝上可能有難題，因為要將球面276放進球窩282內而不產生漏 洩路徑可能有所困難。
第二個優點是，既然圓筒形徑向密封270是在將球面276/278 —分為二的平面上， 如前所述，那麼圓筒形徑向密封270的末端只要挖空，即可讓圓筒形徑向密封270的外緣 284與內、外球面緊密地配合併仍保持旋轉對稱。與先前技術的配置方式比較時，此種配置 方式可使圓筒形徑向密封的加工更加容易。
圓筒形徑向密封的第三個優點是，既然圓筒形徑向密封270是在將球面一分為二 的平面280上，如前所述，所以圓筒體可以繞其軸線旋轉而不會改變其密封間隙。旋轉密封 的磨損勢必較少也較平均，因為承磨麵286為一球窩而非直線。在一形式中，此種密封位於 將球面一分為二的平面上，以便讓密封可以具備滾動時達到適當密封所需的旋轉對稱性。
圖25與圖27顯示具有凹入末端286/288的圓筒形密封。這些末端凹入部286/288 的半徑可與對合的球面(球面276)半徑相同，或者可切削成某個較簡單的形狀，諸如圓錐 形，只讓外緣284接觸對合面276。
在一實施例中，轉子總成若與圖8所示組件組合時，會極為有用；在此情況時，第 一轉子240與第二轉子242上突部間的高壓流體所產生的負載，會從關聯的轉子的背部經 由一止推軸承傳送至圖7中顯示的楔形板144 (此楔形板與殼體鍵合)，然後經由另一止推 軸承傳送至一固接於軸杆並與軸杆一同旋轉而使軸杆承受拉力負載的板體。在一形式中， 該楔形板於相對裝置的殼體旋轉時是固定的。楔形板的角度使傾斜的轉子相對殼體維持在 其固定的角度。在一形式中，楔形板可設置為沿軸向浮動，但應使用插銷或銷鍵接合於殼 體，以防止它隨同軸體旋轉。
所述轉子總成亦可包括一個轉子調定裝置，諸如前述的調定系統之一。調定裝置 可一體設於罩環，以於罩環本體238與第一和/或第二轉子240/242至少其中之一間傳送 扭矩，如圖12所示。罩環的球面上可開設橢圓形槽孔230，以允許罩環作為一調定器。這與 圖10所示的實施例不同，圖10中顯示的槽孔200是開設在中央球面上。調定裝置可類似 圖13所示的調定系統，其中的轉子調定裝置包括多個球面滾珠212，罩環內球面256與轉子 240/242的外表面252上則開設多個大略橢圓形的路徑220/230，球面滾珠212設為可在大 略橢圓形的路徑220/230內滾動。或者，所述調定裝置可包括多個球面滾珠，罩環本體內球 面與至少一轉子的外表面上則開設多個如圖1所示大略正弦曲線狀的路徑28。在其他實施 例中，也可使用擺線齒輪、漸開線齒輪及齒釘滑塊/滾輪調定器。其定義的特徵在於每一類 調定系統的一半可嵌埋在罩環內，即使是齒輪調定器、齒釘型系統或滾珠軸承系統，也都是 嵌入一半。圖式中僅顯示滾珠軸承調定器，因為其他調定器類型在此類技術領域中為已知， 諸如2009年9月16日提出的美國專利申請第12/560674號中所見者。於茲以參照方式將 該申請併入此處。
以上雖以若干實施例說明本發明，且以詳盡方式說明所述實施例，但申請人並無 意以任何方式將所附申請專利範圍限於所述細節。以上所示實施例的特定組件可用不同組 合方式組合，例如圖9所示的轉子可與圖1的罩環組合。此類技術領域中的專業人士顯然可以理解所附申請專利範圍內的其他優點與修飾。因此，本發明在廣義上並不限於以上所示與說明的特定細節、代表性裝置與方法、及舉例說明的實 例。據此，從所述細節中可做不同的變更而不脫離本發明申請人整體概念的精神與範圍。
權利要求
1.一種轉子總成，其包括a.一軸杆；其中，一推力負載從一第一轉子的後部經由一第一止推軸承傳送至該軸杆；且所述第一轉子的轉軸與軸杆的轉軸不相平行；b.所述第一止推軸承的轉軸與第一轉子的轉軸同心；其中，第一止推軸承接著作用在一楔形板上；c.該楔形板的楔角等於第一轉子轉軸與軸杆轉軸間的夾角；其中，該楔形板接著相對作用於一第二止推軸承；d.所述第二止推軸承包括一轉軸，其與軸杆的轉軸同心；以及e.所述止推軸承繼而相對作用於一固定接設於軸杆的第二推力板。
2.如權利要求1所述的轉子總成，其中，作用於第一轉子的推力負載經由一承載組件傳送至該軸杆，而該承載組件設為可使該軸杆承受拉力負載。
3.一種轉子總成，其包括a.多個轉子，其中包括至少一個第一轉子與一個第二轉子；第一與第二轉子具有彼此偏位而不共線的中心軸，且各具有多個突部與凹部；b.所述第一與第二轉子各包括一形成局部球面的外表面；每個所述局部外球面合用一共同的圓心；以及c.一罩環本體，其包括一內球面，依操作性設為環繞在所述轉子的外球面周緣，且該罩環本體以某一角速度與轉子同向旋轉。
4.如權利要求3所述的轉子總成，其中該罩環本體包括多個軸向剖開的內罩環組件，以利組裝於第一和/或第二轉子的外球面上。
5.如權利要求4所述的轉子總成，其中該罩環本體由一圓周形套筒支撐，使罩環本體產生的徑向力被吸收成套筒內的圓周應力。
6.如權利要求3所述的轉子總成，其中該罩環本體包括多個圓周向剖開的內罩環組件，以利組裝於所述轉子的外球面上。
7.如權利要求6所述的轉子總成，其中該罩環本體被一套筒環繞，使罩環本體產生的徑向力被吸收成套筒內的圓周應力。
8.如權利要求7所述的轉子總成，其中該套筒以幹涉配合方式耦接於罩環本體而在所述內罩環組件上施加一徑向朝內的預負載。
9.如權利要求3所述的轉子總成，其中該罩環本體相對固定於第一轉子，因此僅有罩環本體與第二轉子間發生相對運動。
10.如權利要求6所述的轉子總成，其中該罩環本體與第一轉子的本體成為整合的單體。
11.如權利要求3所述的轉子總成，其中該罩環本體環繞一軸線旋轉；此軸線與第一及第二轉子的軸線不同。
12.如權利要求3所述的轉子總成，其中該罩環本體包括一或多個定義出徑向孔口的表面，所述形狀的孔口可於部分旋轉階段中被第一或第二轉子的突部遮擋，並在其餘的旋轉階段中不受所述突部遮擋。
13.如權利要求12所述的轉子總成，其中所述孔口被第二轉子的突部遮擋。
14.如權利要求12所述的轉子總成，其中將一關聯的突部間容積漸增，以使所述孔口作為流體入口。
15.如權利要求12所述的轉子總成，其中將一關聯的突部間容積漸減，以使所述孔口作為流體出口。
16.如權利要求3所述的轉子總成，其中所述轉子的外球面包括多個沿圓周定向的密封，所述密封與罩環的內球面接合。
17.如權利要求16所述的轉子總成，其中所述密封構件包括多個絕對密封，此絕對等密封選自機械式密封或聚合物壓條密封。
18.如權利要求16所述的轉子總成，其中所述密封構件包括多個非接觸式密封，所述非接觸式密封選自迷宮式密封或氣體潤滑機械式密封。
19.如權利要求16所述的轉子總成，其中所述密封構件包括一個單體密封構件。
20.如權利要求16所述的轉子總成，其中所述密封構件是與第一和/或第二轉子結合成一體的單體密封構件。
21.如權利要求16所述的轉子總成，其中所述密封構件包括多個S形密封。
22.如權利要求3所述的轉子總成，其中，該轉子總成包括多個圓筒形徑向密封，其各具有一中心線；所述中心線與接設所述徑向密封的轉子的背面平行。
23.如權利要求16所述的轉子總成，其中所述密封構件包括多個平面密封，所述密封本體本身朝一方向弧曲，用以接觸罩環的截頭內球面。
24.如權利要求3所述的轉子總成，其中一或多個轉子包括位於每一轉子突部頂端內的多個徑向溝槽，其內裝配密封本體；所述密封本體依操作性設為既與對向轉子上的突部接合，亦與內球面及罩環本體內表面接合。
25.如權利要求24所述的轉子總成，其中所述徑向密封與圓周定向密封接觸，以作為一連續的密封本體。
26.如權利要求3所述的轉子總成，其中，突部間的高壓流體所產生的負載，會從關聯的轉子的背部經由一止推軸承傳送至一與殼體鍵合的楔形板，然後經由另一止推軸承傳送至一固接於軸杆並與軸杆一同旋轉而使軸杆承受拉力負載的板體。
27.如權利要求3所述的轉子總成，其中，該轉子總成包括一個一體設於該罩環的轉子調定裝置，以於罩環本體與第一和/或第二轉子至少其中之一間傳送扭矩。
28.如權利要求27所述的轉子總成，其中該轉子調定裝置包括多個球面滾珠，其設為可在罩環截頭內球面與轉子外徑上開設的多個大略橢圓形的路徑內滾動。
29.如權利要求27所述的轉子總成，其中該調定裝置包括多個球面滾珠，其設為可在罩環本體內球面與至少一轉子的外表面上開設的多個大略正弦曲線狀的路徑內滾動。
全文摘要
本發明揭示旋缸式發動機內使用的罩環裝置的若干實施例，此種旋缸式發動機使用多個位於所述罩環裝置內部的轉子。所述轉子中，至少有一個並未固定於罩環。
文檔編號F01C21/08GK103052762SQ201180038767
公開日2013年4月17日 申請日期2011年6月17日 優先權日2010年6月17日
發明者科堤司·怕特森, 克斯真·崞特瑞, 阿里真德羅·決恩 申請人:益班修科技股份有限公司