使用擺動旋轉活塞的裝置的製作方法
2023-05-06 00:55:31
專利名稱：使用擺動旋轉活塞的裝置的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及活塞工作設備，尤其是涉及馬達、膨脹機、壓縮機和帶有旋轉汽缸的液壓裝置。
對於汽車使用來講，渦輪機和斯特林發動機的響應時間太慢，汪克爾發動機已經不受歡迎，所以，儘管效率低，汽油和柴油馬達仍已成為汽車工業中的支柱。考慮到在這些馬達中的燃燒溫度，其理論效率(Carnot效率)為百分之七十以上。今天的汽車馬達的效率通常是百分之二十五。低效率的一個主要的原因是由於活塞貼著汽缸壁的滑動摩擦引起的較高能量損失。這種損失轉化為熱能，由環繞發動機汽缸壁的冷卻水帶走。
自從早期的蒸汽動力設備以來，活塞式發動機已經發揮作用。標準的內燃機到處都是。內燃機的變化是汪克爾馬達和旋轉活塞式發動機，比如在美國專利US3741684中描述的發動機。美國專利US5813372中描述了一種旋轉活塞式發動機，其中因為活塞不接觸汽缸壁，所以內部摩擦得以減小。只有活塞環接觸汽缸壁。汽缸和活塞繞著一軸旋轉，並且依靠一滑閥裝置來打開進口和出口汽門。該裝置的困難是經過閥門的頭部的較大滑動表面產生較大的摩擦量。
美國專利US5803041描述了一種旋轉式發動機，其中直線的活塞運動轉換成為汽缸的旋轉運動。
美國專利US5138944描述了一種旋轉式發動機，其中長方形的活塞在一環形空腔內旋轉。當活塞沿著一個方向連續旋轉時，在活塞的每一轉期間，封閉環形空腔的門打開一次，從而允許活塞通過。活塞通過從該空腔的圓柱形內壁上穿過的一圓盤，連接到中心軸上。這一裝置的問題是因為其靠在汽缸壁上摩擦，所以環繞旋轉活塞總是發生較大的滑動摩擦。另外的摩擦發生在圓盤穿透汽缸壁的地方。
美國專利US4938668畫出了一種旋轉活塞設計，其中兩組旋轉活塞在一起擺動，並且隨著兩組活塞繞著一公用軸旋轉，分開形成容積改變的空腔。一凸輪系統提供驅動軸的推力裝置。活塞貼著設在進口和出口汽門的端板滑動。因為旋轉活塞貼著外面的汽缸和汽門所在的端板而摩擦，所以該裝置也有較大的滑動摩擦。
美國專利US4002033是一旋轉式置換裝置，其具有一個旋轉隔板密封轉子，其貼著主旋轉活塞旋轉。然而，因為表面速度不同，所以在密封轉子和旋轉活塞之間有一微小的間隙。它們以相同的角速度旋轉，但是因為它們的直徑不同，所以鄰近的表面速度就不同。旋轉活塞不接觸汽缸壁，從而消除了滑動摩擦。但是這便於過分的洩漏。為了減少洩漏，在活塞壁內形成凹槽，從而在氣流中產生紊流。但是洩漏依然是該設計的一個問題。
美國專利US4099448示出了具有繞著軸旋轉的旋轉齒輪的旋轉葉片，該軸使葉片保持同步。在該設計中滑動摩擦是明顯的，因為葉片的外部頂點具有在汽缸壁上滑動的密封件。
美國專利US3282513描述一種具有旋轉葉片的發動機，該葉片在其末端設有滑動密封件，其在汽缸壁上滑動。潤滑油必須從中心旋轉軸供應給密封件。該裝置具有和我們的單缸發動機共同的一些特徵，但是我們的單缸發動機具有安裝在汽缸壁內的密封件，而不是安裝在旋轉活塞內，並且潤滑油能夠從汽缸的外面供應，而不是通過軸和活塞。
美國專利US2359819是一泵，它在汽缸壁處設有滑動密封件。相似地，美國專利US5228414、3315648、3181513、2989040、2786455、1010583和526127描述了具有旋轉件的設計，該旋轉件具有在汽缸壁上滑動的密封件。
因為消耗油量並且由於溫室氣體會汙染大氣，所以今天的汽油發動機被更有效的動力裝置取代經歷了過去較長的時間。按照本發明，提供了一種新的流體驅替機械，其被稱作「MECH」(馬達、膨脹機、壓縮機或者液壓裝置的英文單詞的詞頭)，以及適當的改進，它們能夠用作內燃機、膨脹機(渦輪機的同義詞)、壓縮機、液壓馬達或者泵。所述的MECH包含滾動摩擦，並非滑動摩擦。
在隨後的說明書部分中將提出本發明的另外的目的、好處和新的特徵，並且依靠後面的檢驗，對於本領域技術人員來說該部分將變得明白，或者可以通過本發明的實踐可以學會。通過在所附的權利要求書中特別指出的裝置和結合，可以認識和獲得本發明的目的和好處。
圖2是本發明一實施例的端視圖，畫出了用於將擺動運動轉換為連續的旋轉運動的曲軸。
圖3是根據本發明另一實施例的四衝程發動機的徑向剖面圖。
圖4是根據本發明一實施例的膨脹機的徑向剖面圖。
圖5是一放大圖，特別描繪出了用於圖4中的膨脹機的排氣閥裝置。
圖6是根據本發明另一實施例的壓縮機的徑向剖面圖。
圖7是用在本發明的變化實施例中的單個旋轉活塞的徑向剖面圖。
圖8是用於本發明的四活塞結構的曲軸設計的徑向剖面圖。
圖9是本發明的四活塞結構的徑向剖面圖。
對於相同容積的發動機來講，本發明所述的MECH具有四倍於普通汽油馬達的位移，其傳送出四倍的動力。但是由於所述MECH具有較低的摩擦損耗，MECH發動機預計具有相同尺寸的汽油發動機的五倍的動力。相反的，MECH發動機重約相同動力汽油發動機重量的五分之一。
所述的MECH發動機被用作小汽車或者卡車的動力裝置，或者用作混合汽車的動力源。所述的MECH發動機也可以用來製造割草機、電動自行車、電動發電機。較輕的重量使它們對於鏈鋸或者其他手持電動工具具有吸引力。較大MECH的柴油或者汽油發動機能夠用在發電廠。家庭或者商場自發電系統可以使用小型MECH發動機構造。
已知滾動摩擦大大小於滑動摩擦。活塞在汽缸內的滑動具有極高的摩擦損失。在本發明中，滾動摩擦包含在兩旋轉活塞在一起滾動時，而不是沿著它們的縱軸滑動的時候。大多數的人們將單詞「活塞」和在汽缸內軸向滑動的圓柱形物體聯繫起來。在本發明中，「旋轉的活塞」被定義為以旋轉的方式繞著軸線擺動的一部分圓柱體。其不能軸向地直線運動。旋轉活塞實際上在汽缸內旋轉，與活塞和汽缸繞著某一外部軸線旋轉的「旋轉活塞」(在某些現有技術中描述的)形成對比。
圖1畫出了一種所述MECH的四衝程內燃機的原理。在發動機汽缸體1內，旋轉活塞2和3以擺動的形式繞著在汽缸4和5內的軸6和7旋轉，並且在接觸點15(實際上是一條「接觸線」)滾動在一起。該滾動接觸點形成軸向滾動接觸密封，從而防止氣體通過下腔26和27與上腔24和25之間。該滾動密封具有大大小於滑動密封的摩擦。應注意，在上腔24中的壓力和上腔25中的壓力基本一樣，在下腔26中的壓力和下腔27中的壓力基本一樣。所以氣體幾乎沒有流過間隙22的傾向。從而可以看出，軸6、7和汽缸軸同軸，並且活塞繞著由汽缸軸確定的旋轉軸偏心地樞轉，實際上同軸地樞轉。
在本說明書和權利要求中，「偏心的」是指具有其旋轉軸的活塞——或者更具體是指該應用，它的樞轉軸——和其重心偏移，以便能夠施加往復移動。通常在本發明中，活塞樞轉軸平行並偏離穿過其重心延伸的活塞的縱軸。這樣，關於活塞「偏心地」樞轉，儘管活塞的重心沿著與樞軸同心的圓弧來回變化，但是其大部分的質量總是偏離樞軸。
在圖1中畫出的旋轉的圓柱體是半圓柱形，也就是說，從一面到另一面的角度是180°。為了適合不同的應用場合，該角度可以改變，然而，對於一些應用場合最好是180°，在圖中示出的半圓柱形是為了作為例子，但並非為了限制。楔塊8和9也能夠有角度改變，以用於不同的用途。在旋轉活塞2、3和汽缸壁之間的間隙22應該足夠大，以便旋轉活塞不摩擦該壁。間隙22應該足夠大，從而防止導致碳氫化合物散發的燃燒的熄滅。
端板(圖1中未示出)覆蓋旋轉活塞2、3的端部，並且固定到發動機汽缸體1上。滑動摩擦發生在旋轉活塞的端部和端板之間，但是由於旋轉活塞2、3相對它們的直徑能夠被製造得很長，所以這種摩擦相對較小。例如，汽缸的直徑可以是四英寸，而其長度可以是兩英尺或三英尺。在端板的凹槽內的徑向端部密封件20，通過消除活塞緊緊壓靠在端板上的要求，能夠進一步減小這種滑動摩擦。這些密封件20和在普通馬達中的活塞環類似。端部密封件20是「U」形的，其底部末端鄰接，相反的端部壓靠著軸6和7，油被噴射在端部密封件之間。在端板凹槽中的彈簧(未示出)將密封件22偏壓在旋轉活塞的端部。
在操作中，當旋轉活塞3順時針旋轉時，活塞2逆時針旋轉，並且在上腔24和25中的燃油空氣混合物被壓縮。當完成壓縮時，火花塞(未示出)點火併引爆燃油空氣混合物。爆發的壓力和旋轉活塞2、3的旋轉方向換向。反向旋轉的活塞壓縮在下腔26和27中的燃油空氣混合物，之後在腔26和27中的引爆又使旋轉活塞2、3的方向換向。由凸輪(未示出)驅動的閥杆11打開上閥10，允許氣體從上腔24和25經過上部管道12並通過閥10排放出去。(在本說明書中，使用「上」和「下」表示附圖的上下部分，並非必須是MECH實體的上下部分)。如果活塞非常長，多於一個的進氣閥、排氣閥和火花塞是有利的。用作內燃機的本發明的所有實施例可以任選地具有在每一腔內的多個火花塞、多個進氣閥和多個排氣閥的特徵。
在下一循環中，杆14打開下閥13，從而允許排放的氣體從下腔26和27經下部管道12』排出，而新的燃油空氣混合物經過進口閥被吸入上腔24和25。這些進氣閥直接位於排氣閥10(進一步地進入紙裡)的後面，因此沒有畫出來。相似的進氣閥位於下閥13的後面。該循環重複進行。
圖2畫出了端板50和位於端板上的機構。該端板固定到發動機汽缸體1的端部，並且緊鄰旋轉活塞2、3的端部。圖1中的軸6和7穿過端板50延伸，並且連接到齒輪60和61上。這些齒輪在其圓周上具有齒輪齒，它們相互嚙合，從而將齒輪60和61保持在正確的相互位置上。齒輪嚙合的目的是防止旋轉活塞2、3一起滾動時的滑動。這些齒也從齒輪60和61傳遞能量，以便使該能量傳遞到曲軸杆51，該曲軸杆通過軸52可樞轉地安裝到齒輪61上。然後曲軸杆51通過軸53驅動飛輪54。(53和曲軸杆51的端部假想線表示從觀察者一側看，這些部分位於飛輪54的下面)。曲軸55連接飛輪54，並將能量從發動機傳送到外部。曲軸55穿過發動機殼體(未示出)設置，發動機殼體位於圖2的觀察者一側。
油泵由活塞75(彎曲的杆)和彎曲的腔76構成。活塞75連接到一個齒輪上，當齒輪擺動時，活塞75進入腔76中，並且迫使油(保持在齒輪所在的殼體內)流過單向閥78。油被以管子送往需要的各處。單向閥77允許油流入腔76。
在發動機汽缸體1的相對端的端板可以具有相似的齒輪機構，但是並非必須。端板為軸6、7和端部密封件20提供支撐。發動機需要一起動器、進入和排出支管、點火線、定時鏈、閥凸輪和其他對於汽油馬達或柴油馬達通用的零件。為了清楚起見，這些零件沒有增加到附圖中，流過發動機汽缸體1中的管道的水能夠冷卻發動機。這些管道沒有畫出，本領域技術人員能夠增加它們。
該MECH發動機的一個重要的好處是汽缸壁和旋轉活塞能夠承受很高的溫度，因為旋轉活塞不接觸汽缸壁並且不需要潤滑。如果表面非常熱，從燃燒的氣體到表面的熱損失將變小。從而提供更大的燃料經濟性。在普通的內燃機中，燃料能量的大部分損失到汽缸壁上，並且通過冷卻水被帶走到散熱器。在所述MECH中，因為在此進行潤滑，所以端板將需要冷卻。在壁內的內部氣體能夠提供在汽缸壁和端板之間的隔離。來自氣體的熱量損失到端板上，但是如果汽缸相對直徑較長，那麼該損失相對較小。
在圖3中，畫出了兩衝程發動機，隨著旋轉活塞102逆時針旋轉和旋轉活塞103順時針旋轉，燃油空氣混合物通過在發動機汽缸體100內的管子106和116被吸入，通過簧片閥117(或者另外類型的單向閥)進入下腔126和127。在上腔124和125中的燃油空氣混合物被壓縮，在壓縮完成時，火花塞(未示出)點火，該爆炸迫使旋轉活塞102、103換向。簧片閥117關閉並且在下腔126和127中的氣體被壓縮。
當旋轉活塞接近一循環的結束時，它們在點122接觸軸111的端部，這些點在活塞的表面被挖出，能夠提供接近正常的接觸。這迫使閥110打開，允許氣體從上腔124和125排放，通過管子115出去。在上腔124和125中壓力的減小允許在下腔126和127中的壓縮氣體穿過內部的管道120，通過簧片閥121(或者另外類型的單向閥)進入上腔124和125。通過在發動機汽缸體內100內確定的汽缸的一端設置閥121和另一端設置排氣閥110，流入閥121內的氣體勢必會清除排放的氣體，並且用新鮮的燃油空氣混合物充滿上腔124和125。這樣，管道120和閥121最好位於靠近汽缸周邊的楔塊108內(在圖中的排氣閥110後面)，但是為了表示的清楚起見，在楔塊108的最窄部分畫出了它們，仿佛管道120和閥121在汽缸的同一端部。
當旋轉活塞102、103又換向時，彈簧112使閥110關閉，從而困在上腔124和125中的氣體將重新被壓縮。循環得以往復。
兩衝程循環MECH發動機和四衝程循環MECH發動機在其他方面相似。也就是說，其在一個端板上具有和圖2的機構相似的機構，它具有如圖1中示出的端部密封件20，但在圖3中沒有示出。滾動接觸點15提供密封，從而防止氣體從高壓腔流到低壓腔。
當高壓氣體(諸如蒸汽、空氣、製冷劑蒸汽等)得以應用時，膨脹機能夠將來自氣體膨脹產生的能量抽出，以達到低壓。渦輪機通常被認為是在蒸汽動力裝置中的膨脹機。具有合適結構的所述MECH裝置也用作膨脹機。
工業上已經採用旋轉葉片、擺線、齒輪馬達和螺杆膨脹機，用於各種不同的用途。這些設備一般具有較高的內部摩擦和過分的洩漏。這導致較低的容積效率。所述MECH膨脹機具有低的內部摩擦和更低的洩漏。
製造MECH膨脹機比渦輪機需要更低的費用，並且能夠使用蒸汽、壓縮空氣和低沸點的液體。相似的構造能夠用作液壓馬達。對於諸如驅動灌溉泵或者其他泵的用途，該MECH膨脹機能夠直接地連接到MECH泵上，而沒有設置發電機和電動馬達來驅動泵。當膨脹機驅動發電機時，發電機帶動馬達，馬達帶動泵，這一系列設備的低效率被乘在一起。
圖4畫出了所述的MECH膨脹機。蒸汽、空氣、或者其他高壓氣體進入進口管216，經過閥組件220，流進下腔226和227。當閥214打開時，以相反的方向繞著軸206、207驅動旋轉活塞202和203。當活塞202、203接近其衝程的末端時，閥移動杆222撞擊閥213，並且迫使閥214關閉，閥213打開。然後，高壓氣體通過進口管116進入上腔224、225，並且使旋轉活塞202、203的旋轉方向換向。閥組件220位於楔塊209中，楔塊209將上腔224、225和下腔226、227分開。高壓氣體趨於將閥211保持在一個位置，旋轉活塞202、203將它們移動到別的位置。
圖5畫出了排氣閥組件230，其位於圖4中的閥組件220的後面。當高壓氣體正在進入下腔227時，氣體從上腔225經排氣閥組件230、通過閥233進入排出管236。類似閥移動杆222(圖4)的移動杆撞擊在每一衝程末端的排氣閥231，從而通過杆231交替地打開或者關閉閥233和234。
所述MECH膨脹機具有類似於圖2中所示的端部組件，還具有和MECH的內燃機類似的其他件。
圖4所示的MECH膨脹機也能夠用作液壓馬達。對於與此類似的膨脹機發動機，具有當供給的高壓氣體關閉時，活塞或者閥可以停在這樣一個位置的可能性，即當壓力又被打開時發動機將不會起動。在此需要一起動器。
用於膨脹機的另一閥裝置具有一曲軸驅動的凸輪，該凸輪能夠打開彈簧加壓閥。這種方法允許在活塞到達其衝程的末端之前進口閥關閉，從而允許氣體的絕熱膨脹，以便獲得更好的效率。
中國、印度和其他發展中國家的人民日益尋找空調的好處。工廠不能滿足這種需要。一個主要的問題是這些國家的動力電網和電廠沒有能力為所有新的空調提供必要的能源。甚至在美國，在加利福尼亞和紐約的熱天，也已經發生能源管制。一種更加有效的空調會減輕這些問題。
製冷壓縮機是電冰箱和空調內的主要能量消耗者。活塞壓縮機具有高的內部摩擦。渦卷式、旋轉葉片式和螺杆式壓縮機具有高的摩擦和過度的洩漏。本發明的MECH壓縮機將會解決這些困難。能夠製造用於冰箱的小的、緊湊的MECH壓縮機，同時能夠生產用於大空調的大的裝置。
圖6是MECH壓縮機的示意圖。旋轉活塞被畫作具有從一面到另一面的角度為大約90°的四分之一圓柱體，在前面的圖中，從一面到另一面的角度是180°或者別的角度，但是在圖6中是90°，從而證明用於MECH幾何尺寸的設計參數的柔性。
在汽缸體300中，旋轉活塞302交替地壓縮腔324和326中氣體，而旋轉活塞303交替地壓縮在腔325和327中的氣體。當一特定的活塞面下降時，氣體經管子313通過簧片閥(或者其它類型的單向閥)被抽進相應的腔內。當氣體被壓縮時，閥310關閉，氣體通過閥311經管子312被強制排出。
在端板上的齒輪機構和圖2中示出的齒輪機構相似，但是如果旋轉活塞302、303僅僅是四分之一圓柱體，齒輪60和61不能只是半個輪子(即180°)，並且曲軸的衝程長度將會減小。在該情況下，能量被輸給曲軸，曲軸驅動旋轉活塞，從而壓縮氣體。
該設計也用作流體泵。對於流體來講，間隙322不能特別小，特別小將會阻止活塞運動不能較大。進口管和排出管能夠製造得較大。
對於壓縮機和流體泵來講，一種MECH馬達或者膨脹機能夠用來直接驅動MECH壓縮機或者泵。例如，如果一膨脹機作為驅動器，圖4的軸206和207延伸進入壓縮機，成為圖6的軸306和307。曲軸杆和曲軸不再需要。
圖7畫出了用作馬達、膨脹機或者壓縮機的一種MECH的單一活塞的實施例。它不再有兩個一起滾動的活塞，而是在汽缸體400內的旋轉活塞403具有密封件433，以便防止氣體從一個腔460流到另一腔462中去。這些密封件和小汽車發動機中的活塞環相似，但它是直的。密封件433在槽434中自由滑動，並被蛇形條簧435強迫徑向向裡壓靠著旋轉活塞。油能夠噴射到兩密封件之間，以便於潤滑。這些密封件433的末端設置在密封件444的末端附近，密封件444在端板(未示出)內的槽中。這種設計沒有採用滾動摩擦的好處，但是提供了一種高能量密度的緊湊的發動機。
在楔塊409的槽431中的相似的密封件430和431防止通過軸407的洩漏。蛇形彈簧432將密封件壓靠在軸上。在該圖中沒有畫出閥，因為該設計可以應用於不同的MECH結構。該設計能夠用於在單一汽缸體內的多個旋轉活塞上，但是每個旋轉活塞和它的汽缸將被和其它的旋轉活塞和汽缸分開。
配重可以被附加到圖2中的齒輪60和61(和其他實施例中它們的相對的部分)上，從而減小由於旋轉活塞的運動引發的發動機的振動。製成中空的能夠使活塞變得更輕。如果馬達是四缸設計(通過將兩缸設計加倍並且肩並肩地連接而構成)，具有相位錯開180°的旋轉活塞的設置，將會消除振動，並且也不再需要配重。如圖8中所示，通過使所有四個旋轉活塞驅動唯一的一個飛輪能夠實現。在這種情況下，上活塞與下活塞的相位差不是精確的180°，但是接近180°。另外一種方法是具有兩個飛輪和曲軸，並且兩個飛輪在其圓周上具有彼此相互嚙合的齒輪齒。這樣提供一運轉非常平穩的馬達。
在圖9中畫出了能夠消除振動的另一幾何形狀，圖9是穿過旋轉活塞和發動機汽缸體的剖面。四個旋轉活塞501、502、503、504安裝在發動機汽缸體500中。在該設計的一個端板上，所有四個齒輪(未示出)嚙合，以便保持旋轉活塞正確的對準。應注意，當下活塞的質量中心向上移動時，上活塞的質量中心向下移動。
在接觸點515左右活塞滾動在一起。在該循環的一部分過程中，上下活塞在接觸點516滾動在一起。為了實現發動機的固有的功能，實際上活塞不必在點516接觸，但是因為所有四個齒輪必須嚙合，所以活塞將在此接觸。主體520佔據活塞之間的空間，從而防止未用的氣體佔據該空間。通過連接到端板上將該主體固定到位。它能夠包含用於冷卻水的管道。這些減小振動的方法應用到所有形式的MECH上。
已經給出的本發明的前述說明，是為了解釋和說明的目的，並非是徹底的說明或者為了將本發明限制到所公開的準確的形式，顯然，根據上述教導進行的各種改進和變化是可能的。選擇和描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理以及其實際應用，從而能夠使本領域的其他技術人員最好地使用本發明的各種實施形式以及用於預期的特殊用途的各種改進。本發明的保護範圍勢必由在此所附的權利要求書來限定。
權利要求
1.一種利用能量的裝置，包括由至少一個軸向汽缸確定的汽缸體；樞轉地設置在每個所述的汽缸內的活塞，所述的活塞繞著汽缸軸偏心地循環轉動；一擺動壓縮容積和擺動膨脹容積，所述的容積由所述汽缸和活塞確定；用於在活塞旋轉的每一半循環結束時，交替關閉和打開所述壓縮容積以及交替關閉和打開所述膨脹容積的閥，其特徵在於，在旋轉的每一半循環處，繞著所述軸旋轉的所述活塞的旋轉方向換向。
2.根據權利要求1所述的裝置，其包括一活塞和一汽缸，並且還包括至少一個軸向密封件，用來將所述的壓縮容積和膨脹容積分開。
3.根據權利要求2所述的裝置，還包括設置在所述活塞上的一齒輪；以及連接所述齒輪的曲軸，用來在擺動旋轉運動和連續的旋轉運動之間進行傳動。
4.根據權利要求1所述的裝置，還包括和第二汽缸平行的第一汽缸，所述的汽缸徑向相交叉，從而在沿著它們各自的長度方向之間提供一通道；以及和第二活塞平行的第一活塞，所述的活塞沿著滾動接觸的公共的軸線相互接觸；其特徵在於，所述的活塞具有相反的旋轉角度方向，並且所述的公共接觸線確定一滾動密封，實際上將所述的壓縮容積與所述的膨脹容積隔離。
5.根據權利要求4所述的裝置，還包括固定在從所述第一活塞延伸的第一軸向軸上的第一齒輪，以及固定在從所述第二活塞延伸的第二軸向軸上的第二齒輪，其特徵在於，所述的第一和第二齒輪具有相互嚙合的齒，從而保持所述活塞的轉動關係。
6.根據權利要求5所述的裝置，還包括一潤滑油泵，可操作地和所述的第一齒輪連接，從而活塞迫使油流出腔體。
7.根據權利要求2、4或5所述的裝置，其特徵在於，所述的活塞和汽缸構成四衝程循環燃燒發動機。
8.根據權利要求2、4或5所述的裝置，其特徵在於，所述的活塞和汽缸構成兩衝程循環燃燒發動機。
9.根據權利要求2、4或5所述的裝置，其特徵在於，所述的活塞、汽缸和閥構成一具有高壓進口和低壓出口的膨脹機裝置。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述的活塞、汽缸和閥構成一具有用於高壓液力流體的高壓進口汽門和低壓流體出口的液壓馬達。
11.根據權利要求2、4或5所述的裝置，其特徵在於，所述的活塞、汽缸和閥構成一具有低壓進口和高壓出口的壓縮機裝置。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於，所述的活塞、汽缸和閥構成一具有用於低壓液力流體的低壓進口汽門和高壓流體出口的液壓泵。
13.根據權利要求5所述的裝置，還包括連接到所述齒輪上的曲軸，用來在擺動旋轉運動和連續旋轉運動之間進行傳動。
14.一種用於燃燒、壓縮或者膨脹流體的裝置，其包括確定至少一對平行汽缸的汽缸體，所述的成對汽缸包括第一汽缸和第二汽缸，所述的汽缸徑向交叉，從而確定在沿著它們各自長度的方向之間的通道；至少一對活塞，所述活塞中的第一活塞樞轉地設置在所述的第一缸體內，所述活塞中的第二活塞樞轉地設置在所述的第二缸體內，每個活塞繞著對應的汽缸軸偏心地循環轉動，所述的活塞沿著滾動接觸的公共軸線相互接觸；第一擺動壓縮容積和第一擺動膨脹容積，所述的第一容積由所述的第一汽缸和第一活塞確定；第二擺動壓縮容積和第二擺動膨脹容積，所述的第二容積由所述的第二汽缸和第二活塞確定；用於在所述活塞旋轉的每一半循環結束時，交替關閉和打開所述壓縮容積以及交替關閉和打開所述膨脹容積的閥；其特徵在於，在其旋轉的每一半循環處，繞著所述軸旋轉的每一個所述活塞的旋轉方向改變；其中所述的活塞繞著平行軸旋轉，所述的活塞具有相反的旋轉角度方向，並且在所述活塞之間的所述的公共接觸線確定一滾動密封，實際上將所述的壓縮容積和所述的膨脹容積隔離。
15.根據權利要求14所述的裝置，還包括齒輪，至少一個所述的齒輪可操作地與每個所述的活塞連接，所述的齒輪在它們各自的圓周上具有相互嚙合的齒；可樞轉地安裝到一個所述的齒輪上的曲軸杆；一飛輪，其由所述的曲軸杆經一樞軸驅動。
16.根據權利要求14所述的裝置，還包括固定在從所述第一活塞延伸的第一軸向軸上的第一齒輪，以及固定在從所述第二活塞延伸的第二軸向軸上的第二齒輪，其特徵在於，所述的第一和第二齒輪具有相互嚙合的齒，從而保持所述活塞的轉動關係。
17.根據權利要求16所述的裝置，還包括一潤滑油泵，可操作地和所述的第一齒輪連接，從而活塞迫使油流出腔體。
18.根據權利要求14所述的裝置，其包括多對汽缸和多對活塞。
19.根據權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述的裝置包括液壓泵。
20.根據權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述的裝置包括壓縮機。
21.根據權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述的裝置包括液壓馬達。
22.根據權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述的裝置包括膨脹機。
23.根據權利要求14所述的裝置，還包括覆蓋所述活塞的端部的端板；在所述活塞和所述端板之間的徑向端部密封件。
全文摘要
由擺動旋轉活塞(2，3)形成的馬達、膨脹機、壓縮機、或者液壓裝置，該裝置包括具有旋轉軸的汽缸(4，5)和端面，並且確定擺動壓縮容積(24，25)和膨脹容積(26，27)。一軸向密封件(15)將壓縮容積(24，25)和膨脹容積(26，27)分開，徑向密封件(20)密封活塞的端面。在活塞的每一次擺動中，閥(10，13)控制關閉壓縮容積和打開膨脹容積。本發明提供在活塞的壓縮循環的結束時使活塞圓柱體的旋轉反向的裝置。可以提供一個或多個沿著軸向表面和其他活塞接觸的活塞，從而形成能夠減小摩擦能量損失的帶有滾動接觸的軸向密封表面。
文檔編號F02B53/00GK1402812SQ00816607
公開日2003年3月12日 申請日期2000年11月29日 優先權日1999年12月1日
發明者梅爾文·L·普魯伊特, 萊斯莉·G·斯皮爾, 斯坦利·D·普魯伊特 申請人:梅爾文·L·普魯伊特