發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置。具體而言，本發(fā)明涉及具有可調(diào)節(jié)式工作流體端口的旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置和結(jié)合其的系統(tǒng)。

背景

旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置是由至少一個(gè)本體構(gòu)成，該至少一個(gè)本體相對(duì)于另一個(gè)本體旋轉(zhuǎn)并且結(jié)合該另一個(gè)本體一起限定被配置來(lái)在使用過(guò)程中接收一種工作流體的一個(gè)流體區(qū)的邊界。該流體區(qū)典型地由尺寸隨著旋轉(zhuǎn)本體旋轉(zhuǎn)而增大和減小的多個(gè)流體容積構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置可以例如用作這樣的壓縮機(jī)：在該壓縮機(jī)中，一種可壓縮流體進(jìn)入多個(gè)流體容積并且隨著流體容積尺寸減小而被壓縮；或是這些裝置可以用作這樣的膨脹器：在該膨脹器中，當(dāng)允許一種可壓縮流體在這些流體容積內(nèi)膨脹時(shí)，來(lái)自該流體的能量被傳遞至旋轉(zhuǎn)本體。

一種旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)本體的360°旋轉(zhuǎn)可以被分成多個(gè)弧段，這些弧段各自描述以下三個(gè)種類(lèi)中的一種：a)一個(gè)收縮弧段，其中部分或全部由一個(gè)或多個(gè)本體限定的工作流體體積收縮，b)一個(gè)膨脹弧段，其中部分或全部由一個(gè)或多個(gè)本體限定的流體體積膨脹，以及c)一個(gè)恒定容積弧段，其中部分或全部由一個(gè)或多個(gè)本體限定的流體體積尺寸并不改變。這些弧段可以在一定程度上相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)本體移動(dòng)或不移動(dòng)。在與這些弧段大體相關(guān)的位置處的是允許流體進(jìn)入和離開(kāi)流體區(qū)的開(kāi)口或端口。

一種可膨脹室裝置可以具有多個(gè)操作參數(shù)，諸如該裝置的旋轉(zhuǎn)速率、工作流體質(zhì)量流率、工作流體輸出溫度和壓力、以及該裝置產(chǎn)生或消耗的能量。然而，現(xiàn)有技術(shù)的裝置缺乏獨(dú)立于其他操作參數(shù)來(lái)控制這些參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的設(shè)備，并且缺乏以高能效方式達(dá)到此目的設(shè)備。

披露內(nèi)容概述

在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，本披露涉及一種旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置。該裝置包括：一個(gè)外部旋轉(zhuǎn)部件，該外部旋轉(zhuǎn)部件具有一條機(jī)器軸線(xiàn)；一個(gè)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件，該內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件相對(duì)于該外部旋轉(zhuǎn)部件定位以便限定在該外部部件與該內(nèi)部部件之間的一個(gè)流體區(qū)，該流體區(qū)用于在使用過(guò)程中接收一種工作流體，其中該內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件和該外部旋轉(zhuǎn)部件被設(shè)計(jì)和配置成彼此接合，這樣使得當(dāng)該內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件和該外部旋轉(zhuǎn)部件中的至少一個(gè)圍繞與該機(jī)器軸線(xiàn)平行的一條軸線(xiàn)相對(duì)于另一個(gè)連續(xù)移動(dòng)時(shí)，該內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件和該外部旋轉(zhuǎn)部件在該流體區(qū)內(nèi)連續(xù)限定至少一個(gè)收縮弧段、至少一個(gè)膨脹弧段、以及至少一個(gè)零容積弧段；一個(gè)第一工作流體端口，該第一工作流體端口與該流體區(qū)流體聯(lián)通并且具有一個(gè)第一周向范圍和圍繞該機(jī)器軸線(xiàn)的一個(gè)第一角位置；以及一個(gè)第一機(jī)構(gòu)，該第一機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)和配置成可控制地改變?cè)摰谝恢芟蚍秶驮摰谝唤俏恢弥械闹辽僖粋€(gè)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，該旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置進(jìn)一步包括：一個(gè)第二工作流體端口，該第二工作流體端口與所述流體區(qū)流體聯(lián)通并且具有一個(gè)第二周向范圍和圍繞所述機(jī)器軸線(xiàn)的一個(gè)第二角位置；以及一個(gè)第二機(jī)構(gòu)，該第二機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)和配置成可控制地改變所述第二周向范圍和所述第二角位置中的至少一個(gè)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述第一工作流體端口被配置為一個(gè)輸入端口，并且所述第二工作流體端口被配置為一個(gè)輸出端口。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述第一機(jī)構(gòu)被配置來(lái)控制進(jìn)入所述流體區(qū)的一種工作流體的體積。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述第一機(jī)構(gòu)被配置來(lái)控制一種工作流體離開(kāi)所述流體區(qū)的一個(gè)角位置。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述第一機(jī)構(gòu)包括被配置成圍繞所述機(jī)器軸線(xiàn)以多個(gè)不同的角位置來(lái)定位的一個(gè)滑動(dòng)件。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述外部旋轉(zhuǎn)部件包括所述滑動(dòng)件。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述第一機(jī)構(gòu)包括一個(gè)滑動(dòng)件和一個(gè)端板，其中所述滑動(dòng)件和所述端板被配置來(lái)通過(guò)改變所述滑動(dòng)件相對(duì)于所述端板的一個(gè)周向位置而可控制地改變所述第一周向范圍和所述第一角位置中的至少一個(gè)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述外部旋轉(zhuǎn)部件包括具有多個(gè)溝槽的一個(gè)外齒輪，并且所述內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件包括具有多個(gè)凸角的一個(gè)內(nèi)齒輪，所述凸角被配置來(lái)接合所述溝槽，該旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置進(jìn)一步包括流體聯(lián)接至所述溝槽中的至少一個(gè)上的一個(gè)閥，其中所述閥被配置來(lái)結(jié)合所述機(jī)構(gòu)一起操作以便控制所述旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置的一個(gè)操作狀態(tài)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件和所述外部旋轉(zhuǎn)部件連續(xù)地限定多個(gè)收縮弧段和多個(gè)膨脹弧段，并且其中該旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置被設(shè)計(jì)和配置來(lái)充當(dāng)多個(gè)壓縮機(jī)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)、或這兩者。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述第一機(jī)構(gòu)包括第一滑動(dòng)件和第二滑動(dòng)件、以及設(shè)置在所述第一滑動(dòng)件與所述第二滑動(dòng)件之間的一個(gè)楔形件，其中所述楔形件和所述第一滑動(dòng)件彼此間隔開(kāi)來(lái)以便限定所述第一工作流體端口，并且所述楔形件和所述第二滑動(dòng)件彼此間隔開(kāi)來(lái)以便限定一個(gè)第二工作流體端口。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述楔形件被配置來(lái)徑向向外移動(dòng)以便選擇性地聯(lián)結(jié)所述第一工作流體端口和所述第二工作流體端口。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述流體區(qū)包括多個(gè)流體容積，并且其中所述楔形件圍繞所述機(jī)器軸線(xiàn)以一個(gè)角位置定位，在該角位置處，所述多個(gè)流體容積轉(zhuǎn)變成一個(gè)基本上為零的容積。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述第一滑動(dòng)件和所述第二滑動(dòng)件、以及所述至少一個(gè)楔形件各自被配置成圍繞所述機(jī)器軸線(xiàn)以任何角位置定位。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中該旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置具有第一操作模式和第二操作模式，并且該旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置通過(guò)改變所述第一周向范圍和所述第一角位置中的至少一個(gè)來(lái)在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間進(jìn)行改變。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間進(jìn)行改變選自包括以下項(xiàng)的組：1)從一個(gè)壓縮機(jī)操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)膨脹器操作模式，2)從一個(gè)停機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)穩(wěn)態(tài)操作狀態(tài)，以及3)使得穿過(guò)該旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置的一種工作流體的流動(dòng)方向逆轉(zhuǎn)。

在另一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，本披露涉及一種能量回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置，該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置具有一個(gè)可調(diào)節(jié)式工作流體輸出端口和一個(gè)第一端口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該第一端口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)和配置成可控制地調(diào)節(jié)該輸出端口的尺寸和位置中的至少一個(gè)；一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置，該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置具有一個(gè)可調(diào)節(jié)式工作流體輸入端口和一個(gè)第二端口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該第二端口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)和配置成可控制地調(diào)節(jié)該輸入端口的尺寸和位置中的至少一個(gè)，該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置機(jī)械聯(lián)接至該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置上；以及一個(gè)冷凝器，該冷凝器流體聯(lián)接至該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置的該輸出端上并且流體聯(lián)接至該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置的該輸入端上；其中該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)和配置成通過(guò)以低于一個(gè)環(huán)境壓力的一個(gè)壓力從該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置的該輸出端口排放一種工作流體來(lái)從該工作流體回收能量、將該工作流體冷凝，并且隨后利用該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置來(lái)將該工作流體再壓縮至與該環(huán)境壓力基本上相同的一個(gè)壓力。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置被配置成通過(guò)調(diào)節(jié)所述第一端口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)而獨(dú)立于該工作流體的一個(gè)質(zhì)量流率和該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置的一個(gè)旋轉(zhuǎn)速率來(lái)控制所述輸出端口處該工作流體的一個(gè)溫度或壓力。

在又一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，本披露涉及一種單相制冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置，該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置具有一個(gè)第一輸入端口、一個(gè)第一輸出端口、以及一個(gè)第一端口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該第一端口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)和配置成可控制地調(diào)節(jié)該第一輸入端口和該第一輸出端口中的至少一個(gè)的尺寸或位置、或這兩者；一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置，該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置具有一個(gè)第二輸入端口和一個(gè)第二輸出端口、以及一個(gè)第二端口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該第二端口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)和配置成可控制地調(diào)節(jié)該第二輸入端口和該第二輸出端口中的至少一個(gè)，該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置機(jī)械聯(lián)接至該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置上；以及第一熱交換器和第二熱交換器，該第一熱交換器流體聯(lián)接至該第一輸出端口和該第二輸入端口上，并且該第二熱交換器流體聯(lián)接至該第二輸出端口和該第一輸入端口上；其中該系統(tǒng)被配置成用作具有一種可壓縮的單相工作流體的一個(gè)閉環(huán)制冷循環(huán)，其中該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置和該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置兩者被設(shè)計(jì)和配置成通過(guò)調(diào)節(jié)該第一端口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和該第二端口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)而獨(dú)立于該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置和該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置上的一個(gè)溫差或壓差來(lái)控制該工作流體的一個(gè)質(zhì)量流率。

在又一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，本披露涉及一種被配置成向受控環(huán)境傳熱的加熱系統(tǒng)。該加熱系統(tǒng)包括聯(lián)接至一個(gè)閉式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)；該開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)包括第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置和第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置，并且該閉式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)包括第三旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置和第四旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置，其中該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置、該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置、該第三旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置、以及該第四旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置為了它們的聯(lián)接旋轉(zhuǎn)操作而彼此機(jī)械聯(lián)接；該開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)燃燒室，該燃燒室聯(lián)接至該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置和該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置上并且被配置來(lái)加熱已由該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置壓縮的一種第一工作流體，該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置被配置來(lái)從由該燃燒室輸出的該第一工作流體提取能量；該閉式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)被配置成從該第一工作流體向一種第二工作流體傳熱的一個(gè)第一熱交換器熱聯(lián)接至該開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)上；并且該第三旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置和該第四旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置聯(lián)接至該第一熱交換器和一個(gè)第二熱交換器上，由此形成一個(gè)閉環(huán)，該第二熱交換器熱聯(lián)接至一個(gè)受控環(huán)境上，這樣使得該加熱系統(tǒng)被配置來(lái)向該受控環(huán)境傳熱；其中該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置、該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置、該第三旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置、以及該第四旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置各自具有至少一個(gè)可調(diào)節(jié)式端口和用于調(diào)節(jié)該端口的尺寸或位置、或這兩者的至少一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該第一旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置和該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置被配置成獨(dú)立于該第一工作流體的一個(gè)質(zhì)量流率和這些旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置的一個(gè)旋轉(zhuǎn)速率來(lái)控制該第一工作流體的一個(gè)壓力或溫度，該第二旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置和該第三旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置被配置成獨(dú)立于該第二工作流體的一個(gè)質(zhì)量流率和這些旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置的該旋轉(zhuǎn)速率來(lái)控制該第二工作流體的一個(gè)壓力或溫度。

在再一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，本披露涉及一種控制具有內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件和外部旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置的方法，在該內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件與該外部旋轉(zhuǎn)部件之間限定了一個(gè)流體區(qū)，當(dāng)該旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置操作時(shí)，該流體區(qū)包含至少一個(gè)收縮弧段和至少一個(gè)膨脹弧段。該方法包括：確定以下內(nèi)容中的至少一個(gè)：1)在該旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置上的、與該流體區(qū)流體聯(lián)通的一個(gè)第一端口的一個(gè)期望周向開(kāi)口范圍，以及2)該第一端口的一個(gè)期望的角位置；并且調(diào)節(jié)該第一端口以實(shí)現(xiàn)或該期望周向開(kāi)口范圍或該期望的角位、或這兩者，以便獨(dú)立于一個(gè)第二操作參數(shù)來(lái)控制一個(gè)第一操作參數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中所述調(diào)節(jié)包括調(diào)節(jié)該第一端口以實(shí)現(xiàn)該期望周向開(kāi)口范圍或該期望的角位置、或這兩者，以便于獨(dú)立于該工作流體的一個(gè)質(zhì)量流率來(lái)控制一個(gè)工作流體輸出溫度或輸出壓力。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法進(jìn)一步包括：確定以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：1)在該旋轉(zhuǎn)可膨脹室裝置上的、與該流體區(qū)流體聯(lián)通的一個(gè)第二端口的一個(gè)期望周向開(kāi)口范圍；以及2)該第二端口的一個(gè)期望的角位置；并且調(diào)節(jié)該第一端口和該第二端口以實(shí)現(xiàn)該第一端口和該第二端口的這些期望周向開(kāi)口范圍或該第一端口和該第二端口的這些期望的角位置、或這兩者，以便獨(dú)立于該第二操作參數(shù)來(lái)控制該第一操作參數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中該調(diào)節(jié)步驟包括調(diào)節(jié)該第一端口和該第二端口以實(shí)現(xiàn)該第一端口和該第二端口的這些期望周向開(kāi)口范圍或該第一端口和該第二端口的這些期望的角位置、或這兩者，以便獨(dú)立于該工作流體的一個(gè)輸出溫度和壓力來(lái)控制一個(gè)工作流體質(zhì)量流率。

在一個(gè)實(shí)施方案中，其中該調(diào)節(jié)步驟包括調(diào)節(jié)該第一端口和該第二端口以實(shí)現(xiàn)該第一端口和該第二端口的這些期望周向開(kāi)口范圍或該第一端口和該第二端口的這些期望的角位置、或這兩者，以便獨(dú)立于一個(gè)工作流體質(zhì)量流率、輸出溫度、以及輸出壓力來(lái)控制該內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速率或旋轉(zhuǎn)方向。

附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

為了圖示本發(fā)明的目的，這些附圖示出了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的多個(gè)方面。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于附圖中示出的這些精確的安排和工具，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明制造的一個(gè)旋轉(zhuǎn)可膨脹室(REC)裝置系統(tǒng)的示意圖；

圖2A是一個(gè)葉片型REC裝置的橫向橫截面圖；

圖2B是圖2A的葉片型REC裝置的等距視圖；

圖2C是圖2A和圖2B的葉片型REC裝置處于一個(gè)不同狀態(tài)中的橫向橫截面圖；

圖3A是具有六個(gè)滑動(dòng)件的一個(gè)葉片型REC裝置的橫向橫截面圖；

圖3B是圖3A的葉片型REC裝置的等距視圖；

圖3C是圖3A和圖3B中的葉片型REC裝置處于一個(gè)不同狀態(tài)中的橫向橫截面圖；

圖4是具有兩個(gè)楔形件的一個(gè)葉片型REC裝置的橫向橫截面圖；

圖5是具有八個(gè)滑動(dòng)件的一個(gè)葉片型REC裝置的橫向橫截面圖；

圖6是用于以有效方式傳輸動(dòng)力的一個(gè)REC裝置系統(tǒng)和其他部件的示意圖；

圖7是用于以有效方式生成和傳輸動(dòng)力的一個(gè)REC裝置系統(tǒng)和其他部件的示意圖；

圖8是用于以有效方式傳輸熱量的一個(gè)REC裝置系統(tǒng)和其他部件的示意圖；

圖9是用于以有效方式生成和傳輸熱量的一個(gè)REC裝置開(kāi)環(huán)系統(tǒng)及其他部件的示意圖，該REC裝置開(kāi)環(huán)系統(tǒng)聯(lián)接至一個(gè)REC裝置閉環(huán)系統(tǒng)上；

圖10是描述可以用作一個(gè)REC裝置中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)部件的一部分的一個(gè)齒輪的幾何形狀的一部分的圖；

圖11是可以用作一個(gè)REC裝置中的旋轉(zhuǎn)部件的兩個(gè)齒輪輪廓的視圖；

圖12是描述可以用作一個(gè)REC裝置中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)部件的一部分的一個(gè)齒輪的幾何形狀的一部分的圖；

圖13示出可以用作一個(gè)REC裝置中的旋轉(zhuǎn)部件的兩個(gè)齒輪輪廓；

圖14A是具有多個(gè)滑動(dòng)件和多個(gè)端板的一個(gè)REC裝置的橫截面圖；

圖14B是圖14A的REC裝置的等距視圖；

圖15A是具有多個(gè)膨脹弧部和多個(gè)收縮弧部的一個(gè)葉片型REC裝置的橫截面圖；

圖15B是圖15A的REC裝置的等距視圖；

圖16A是具有聯(lián)接至一個(gè)流體區(qū)上的多個(gè)閥的一個(gè)REC裝置的橫截面圖；

圖16B是圖16A的REC裝置的等距視圖。

詳述

本發(fā)明的一些方面包括用于以高能效且有效的方式而獨(dú)立于多個(gè)操作參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)其他參數(shù)來(lái)可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變一個(gè)旋轉(zhuǎn)可膨脹室(REC)裝置的這些操作參數(shù)中的任一個(gè)或多個(gè)的各種可變端口機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)以及方法。本發(fā)明的其他方面包括單獨(dú)或一起地結(jié)合此類(lèi)可變端口機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)、和/或利用此類(lèi)方法的REC裝置和基于REC裝置的系統(tǒng)。如將通過(guò)閱讀整個(gè)本披露而清楚，可受益于此類(lèi)可變端口機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)以及方法的REC裝置包括但不限于葉片型REC裝置、齒輪轉(zhuǎn)子泵型REC裝置以及偏心轉(zhuǎn)子型REC裝置。此外，可以享受可從實(shí)施此類(lèi)可變端口機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)和/或方法而獲得的益處，不管REC裝置作用如何，諸如該REC裝置是否用作壓縮機(jī)、膨脹器、泵、電動(dòng)機(jī)等、及其組合。確實(shí)，本發(fā)明的多個(gè)方面所提供的益處可以使得REC裝置就性能而言是這些功能中的任一功能高度所期望的，并且還可使得將REC裝置實(shí)施在多個(gè)系統(tǒng)中，諸如除其他外，實(shí)施在車(chē)輛推進(jìn)/能量回收系統(tǒng)、熱發(fā)生器、短途輸電和長(zhǎng)途輸電、以及熱泵中，其中目前為止可能并未認(rèn)真考慮常規(guī)REC裝置的使用，因?yàn)檫@些常規(guī)REC裝置性能受限。

鑒于本發(fā)明的各種方面對(duì)REC裝置和結(jié)合有此類(lèi)裝置的系統(tǒng)的廣泛的適應(yīng)性，這些附圖中的圖1介紹基于在此所描述的并在剩余附圖和隨附描述中利用多個(gè)具體實(shí)例來(lái)舉例說(shuō)明的可變端口功能性的一般特征和原理的一些。現(xiàn)參考圖1，該圖示出一種REC裝置系統(tǒng)100的一個(gè)示例性實(shí)施例，該REC裝置系統(tǒng)能夠以高能效方式而獨(dú)立于其他操作參數(shù)來(lái)可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地控制該系統(tǒng)的多個(gè)操作參數(shù)中的任一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。系統(tǒng)100包括一個(gè)REC裝置104，在這個(gè)實(shí)例中，該REC裝置包括一個(gè)外部旋轉(zhuǎn)部件108和一個(gè)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件112，在使用過(guò)程中，該外部旋轉(zhuǎn)部件和該內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件一起(并且連同任何端件(未示出)，諸如多個(gè)板或一個(gè)或多個(gè)殼體部件)限定接收一種工作流體F的一個(gè)流體區(qū)116。應(yīng)當(dāng)注意，如在此和在隨附權(quán)利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“旋轉(zhuǎn)部件”應(yīng)當(dāng)是指或?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中旋轉(zhuǎn)或具有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的部件的一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的部件(諸如轉(zhuǎn)子、齒輪、偏心轉(zhuǎn)子、偏心齒輪等)、或?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中通過(guò)一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的部件來(lái)接合的一個(gè)固定部件(諸如定子)的一個(gè)部件。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，本披露的一種REC裝置、諸如REC裝置104可以具有一個(gè)或多個(gè)可旋轉(zhuǎn)的部件。在具有內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件108和外部旋轉(zhuǎn)部件112的所示的實(shí)施例中，該內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件和該外部旋轉(zhuǎn)部件中的相應(yīng)一個(gè)、另一個(gè)或這兩者可為可旋轉(zhuǎn)的部件。

在所示的實(shí)施例中，在操作過(guò)程中，內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件112可在如由雙箭頭R指示的任一方向上旋轉(zhuǎn)。由于外部旋轉(zhuǎn)部件108和內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件112的互相接合，流體區(qū)116具有限定在其間的多個(gè)流體容積，這些流體容積中的至少一個(gè)在內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件112的移動(dòng)過(guò)程中尺寸增大和減小，這取決于該內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)方向。在使用過(guò)程中，一個(gè)給定流體容積在一個(gè)給定周向位置處的尺寸是增大還是減小取決于內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件112的旋轉(zhuǎn)方向和其所行進(jìn)穿過(guò)的弧段。在所示的實(shí)施例中，內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件112的一個(gè)完整旋轉(zhuǎn)包括1)一個(gè)膨脹容積弧段116A，其中流體容積尺寸增大，2)一個(gè)收縮容積弧段116B，其中流體容積尺寸減小，以及3)一個(gè)恒定容積弧段116C，其中流體容積基本上保持相同的尺寸。在其他實(shí)施例中，一種REC裝置可以具有多于一個(gè)膨脹容積弧段、多于一個(gè)收縮容積弧段、以及零或多于一個(gè)恒定容積弧段。

REC裝置104進(jìn)一步包括至少一個(gè)可調(diào)節(jié)式工作流體端口，該至少一個(gè)可調(diào)節(jié)式工作流體端口出于向該流體區(qū)傳送工作流體F或從該流體區(qū)傳送工作流體的目的來(lái)與流體區(qū)116流體聯(lián)通。在所示實(shí)例中，REC裝置104具有兩個(gè)可調(diào)節(jié)式工作流體端口120和124。在所示的實(shí)施例中，流體區(qū)116內(nèi)的、更具體地是在多個(gè)流體容積弧段116A至116C中的各個(gè)流體容積弧段內(nèi)的工作流體F可以在內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件112的某些旋轉(zhuǎn)部分期間進(jìn)入可調(diào)節(jié)式端口120和124。在內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件112的其他旋轉(zhuǎn)部分期間，流體容積弧段116A至116C中的流體容積弧段可被完全界定并且可以不與可調(diào)節(jié)式端口120或可調(diào)節(jié)式端口124流體聯(lián)通。根據(jù)REC裝置104的配置，流體區(qū)116可以在膨脹容積弧段116A、收縮容積弧段116B以及恒定容積弧段116C中任一個(gè)中接入(access)可調(diào)節(jié)式端口120或可調(diào)節(jié)式端口124。另外并如上文所暗示的，可調(diào)節(jié)式端口120和124可以位于REC裝置104上的不同位置，例如，除其他外，它們可以位于裝置的一個(gè)外部周向表面上、處于從該外部周向表面徑向向內(nèi)的一個(gè)位置處、或在該裝置的一個(gè)縱向末端。如將通過(guò)閱讀整個(gè)本披露而清楚，每個(gè)可調(diào)節(jié)式端口120和124的周向、或角位置、流動(dòng)面積、或這兩者都可以是可調(diào)節(jié)的。在這點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)注意術(shù)語(yǔ)“周向”僅僅是指方向性、而非位置。

就角位置而言，如果允許這樣的話(huà)，那么每個(gè)可調(diào)節(jié)式端口120和124的角位置可以被調(diào)節(jié)以使得流體F進(jìn)入可調(diào)節(jié)式端口120和124中任一個(gè)時(shí)所處的流體區(qū)116的一個(gè)或多個(gè)部分可以改變。例如，可調(diào)節(jié)式端口120的角位置可以從一個(gè)第一位置改變至一個(gè)第二位置，在第一位置中，流體區(qū)116內(nèi)的流體F在膨脹容積弧段116A的起始處進(jìn)入那個(gè)端口；在第二位置中，該流體區(qū)內(nèi)的流體并不進(jìn)入可調(diào)節(jié)式端口120，直到在膨脹容積弧段116A的中間或末尾處?？烧{(diào)節(jié)式端口120的角位置也可以被調(diào)節(jié)，這樣使得移動(dòng)容積弧段僅在收縮容積弧段116B或恒定容積弧段116C的一部分中接入那個(gè)端口。類(lèi)似地，可調(diào)節(jié)端口式124的角位置可以被調(diào)節(jié)來(lái)使得流體區(qū)116內(nèi)的流體F進(jìn)入那個(gè)端口時(shí)沿容積弧段116A至116C的位置變化。

就流動(dòng)面積的可調(diào)節(jié)性而言，本披露的一個(gè)可調(diào)節(jié)式端口(諸如可調(diào)節(jié)式端口120和124中任一個(gè))的流動(dòng)面積的尺寸能以任何合適方式變化，諸如通過(guò)使得該可調(diào)節(jié)式端口的周向范圍(例如，周向范圍可被指示為周向長(zhǎng)度或周向?qū)挾?，這取決于偏好)變化、或通過(guò)使得該可調(diào)節(jié)式端口的軸向范圍(例如，在與這些旋轉(zhuǎn)部件中的一個(gè)的一條旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)平行的一個(gè)方向上的長(zhǎng)度或?qū)挾?這取決于偏好))變化、或通過(guò)使得兩者變化。例如，可調(diào)節(jié)式端口120和124的周向范圍可以被調(diào)節(jié)以使得流體區(qū)116內(nèi)的流體F進(jìn)入那個(gè)端口時(shí)所處的一個(gè)或多個(gè)弧段116A至116C的部分可以改變。例如，可調(diào)節(jié)式端口120可以從一個(gè)第一周向范圍調(diào)節(jié)至一個(gè)第二更大周向范圍，在第一周向范圍中，流體區(qū)116內(nèi)的流體F在一個(gè)第一百分比的膨脹弧段116A上進(jìn)入那個(gè)端口，在第二更大周向范圍中，該流體區(qū)內(nèi)的流體在一個(gè)第二更大百分比的膨脹弧段116A上進(jìn)入第一端口112。如上指出，可調(diào)節(jié)式端口120和124中任一個(gè)或兩者的軸向范圍也可以是可調(diào)節(jié)的，這樣使得流體區(qū)116內(nèi)的流體F可以沿REC裝置104的縱軸128在一個(gè)更大流動(dòng)面積上進(jìn)入此類(lèi)端口。通過(guò)調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)工作流體端口的角位置、周向范圍以及軸向范圍中的一個(gè)或多個(gè)，該流體區(qū)內(nèi)的工作流體與該REC裝置外部的流體系統(tǒng)(未示出)流體聯(lián)通時(shí)所處的一個(gè)或多個(gè)位置和一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)面積可以針對(duì)多個(gè)操作狀態(tài)和期望性能高精度地調(diào)諧。

如在以下還將看到，本披露的可調(diào)節(jié)式端口(諸如端口120和124)還可通過(guò)使得這些端口選擇性地彼此聯(lián)結(jié)和/或與相對(duì)應(yīng)的流體區(qū)(諸如流體區(qū)116)外的一個(gè)或多個(gè)不可調(diào)節(jié)端口選擇性地聯(lián)結(jié)在一起而變?yōu)榭烧{(diào)節(jié)的。根據(jù)各種因素、包括REC裝置104在一個(gè)具體應(yīng)用中的功能，可調(diào)節(jié)式端口120和124可以是相反類(lèi)型的，即一個(gè)是入口端口而一個(gè)是出口端口，或者可以是相同類(lèi)型的，即兩者均是入口端口或兩者均是出口端口。在其他實(shí)施例中，本披露的一種REC裝置可以具有多于或少于兩個(gè)的可調(diào)節(jié)式端口。此外，雖然圖1中未示出，但本披露的一種REC裝置還可包括一個(gè)或多個(gè)不可調(diào)節(jié)端口。

每個(gè)可調(diào)節(jié)式端口120和124分別使用一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)132和136而變得可調(diào)節(jié)。適合用作調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)132和136的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的實(shí)例包括但不限于周向滑動(dòng)件、螺旋滑動(dòng)件、可旋轉(zhuǎn)環(huán)、可旋轉(zhuǎn)板、可移動(dòng)楔形件以及任何必要的致動(dòng)器(例如，電動(dòng)機(jī)、液壓致動(dòng)器、氣動(dòng)致動(dòng)器、線(xiàn)性電動(dòng)機(jī)等)、任何必要傳動(dòng)裝置(例如，蝸輪、齒條以及小齒輪等)、以及用于支撐此類(lèi)裝置的任何必要部件。在閱讀該整個(gè)本披露、包括下述詳細(xì)實(shí)例之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠容易地選擇、設(shè)計(jì)和實(shí)施一種用于根據(jù)本發(fā)明制造的任何給定可調(diào)節(jié)式端口的合適調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。REC裝置系統(tǒng)100進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)控制器，此處為單個(gè)控制器140，該一個(gè)或多個(gè)控制器可被設(shè)計(jì)和配置來(lái)控制可調(diào)節(jié)式端口120和124的角位置和/或流動(dòng)面積尺寸。如以下將更完全地描述，一個(gè)或多個(gè)控制器(諸如控制器140)可被設(shè)計(jì)和配置來(lái)調(diào)節(jié)任一個(gè)或多個(gè)可調(diào)節(jié)式端口(諸如可調(diào)節(jié)式端口120和124)，以便獨(dú)立于多個(gè)其他操作參數(shù)來(lái)控制一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地了解，REC裝置系統(tǒng)100還可包括一個(gè)或多個(gè)傳感器142。例如，一個(gè)或多個(gè)傳感器142可與控制器140以及機(jī)構(gòu)132和136中的一個(gè)或兩個(gè)結(jié)合用來(lái)監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，例如，機(jī)構(gòu)位置、工作流體F在一個(gè)或多個(gè)位置處的溫度、壓力或質(zhì)量流率、以及一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速率、還有許多其他參數(shù)。

在一些實(shí)施例中，REC裝置104可以是完全可逆的，這樣使得內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件112能夠以任一方向旋轉(zhuǎn)，如由箭頭R所指示的。工作流體F的流動(dòng)方向也可以是可逆的，這樣使得可調(diào)節(jié)式端口120或124中任一個(gè)可以是一個(gè)工作流體輸入端口，而另一個(gè)端口可以是一個(gè)工作流體輸出端口。另外，在一些實(shí)施例中，流動(dòng)方向可以在不改變內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件112的旋轉(zhuǎn)方向的情況下逆轉(zhuǎn)。如上所述，在替代的實(shí)施例中，該裝置可具有另外端口，例如，該裝置可具有兩個(gè)或更多個(gè)輸入端口以及兩個(gè)或更多個(gè)輸出端口，并且這些端口中的一個(gè)或多個(gè)可以是可調(diào)節(jié)的。當(dāng)調(diào)節(jié)一個(gè)工作流體輸入端口的角位置和/或尺寸時(shí)，該輸入端口的接入弧段可以改變，這就可以改變進(jìn)入流體容積的工作流體的質(zhì)量。另外，調(diào)節(jié)輸入端口可以改變其上流體容積不接入端口的弧段，該弧段又稱(chēng)為不可接入弧段(arc of inaccessibility)。改變不可接入弧段的周向位置和尺寸可以更改工作流體體積改變的百分比。另外，調(diào)節(jié)工作流體輸出端口的角位置和/或尺寸也可改變不可接入弧段的周向位置和尺寸。如以下將更完整地描述，通過(guò)控制一些或全部的輸入端口和輸出端口，就能夠以高能效方式獨(dú)立于其他操作參數(shù)來(lái)可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地控制多個(gè)操作參數(shù)中任一個(gè)。

在所示的實(shí)施例中，REC裝置104被配置成在一種可壓縮流體處于一個(gè)隔離的體積或腔室中(例如，在流體區(qū)116中的多個(gè)容積內(nèi))時(shí)將該可壓縮流體壓縮或減壓至一個(gè)期望壓力，之后將其從所述腔室中排出。多個(gè)容積還可以在每個(gè)循環(huán)的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)零容積或基本上為零的容積，這可以最大化該裝置的效率。轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)基本上為零的容積可以通過(guò)確保多個(gè)體積各自在未攜載工作流體F的情況下開(kāi)始和結(jié)束來(lái)增加效率。這與允許已經(jīng)達(dá)到排放壓力的工作流體F保留在腔室中并被允許該以不受控方式返回至進(jìn)入壓力而形成對(duì)比。

現(xiàn)參考圖2A至圖2C，這些圖示出了具有兩個(gè)可調(diào)節(jié)式端口202和206的一種葉片型REC裝置200的一個(gè)具體示例性實(shí)施例，以下將對(duì)這些端口進(jìn)行更完全地描述。如圖2A至圖2C所示，REC裝置200包括可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在一組兩個(gè)螺旋滑動(dòng)件212和216以及一個(gè)楔形件220內(nèi)的一個(gè)轉(zhuǎn)子210。如將容易理解，轉(zhuǎn)子210對(duì)應(yīng)圖1的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件112，并且該組螺旋滑動(dòng)件212和216以及楔形件220可與圖1的外部旋轉(zhuǎn)部件108以及機(jī)構(gòu)132和136中的一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)?；瑒?dòng)件212和216部分限定流體端口202和206，并且滑動(dòng)件212和216以及轉(zhuǎn)子210限定在其間的一個(gè)流體區(qū)224。流體區(qū)224是由多個(gè)流體容積226(為了避免混淆，僅僅標(biāo)記其中兩個(gè))構(gòu)成，并且被配置來(lái)在使用過(guò)程中接收一種工作流體(未示出)。流體容積226是由多個(gè)葉片228(為了避免混淆，僅僅標(biāo)記其中兩個(gè))限定，這些葉片可滑動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)子210的一個(gè)外部周向表面內(nèi)。多個(gè)葉片228被配置來(lái)隨著轉(zhuǎn)子210旋轉(zhuǎn)而徑向向內(nèi)和向外滑動(dòng)，這樣使得這些葉片通過(guò)該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來(lái)保持與滑動(dòng)件212和216接觸。如果轉(zhuǎn)子210順時(shí)針地旋轉(zhuǎn)，如由箭頭R所示，該轉(zhuǎn)子的360°旋轉(zhuǎn)包括一個(gè)膨脹弧段230和一個(gè)收縮弧段232。在所示的實(shí)施例中，多個(gè)容積226中的容積在它們行進(jìn)穿過(guò)膨脹弧段230時(shí)尺寸增大，并且在它們行進(jìn)穿過(guò)收縮弧段232時(shí)尺寸減小。

在所示的實(shí)施例中，葉片型REC裝置200具有兩個(gè)可調(diào)節(jié)式端口202和206，其中端口202是一個(gè)進(jìn)入端口，并且端口206是一個(gè)排放端口。端口202和206是由可調(diào)節(jié)的滑動(dòng)件212和216以及楔形件220限定并且通過(guò)它們而變得可調(diào)節(jié)。進(jìn)入端口202是由可調(diào)節(jié)的滑動(dòng)件212(進(jìn)入滑動(dòng)件)和楔形件220限定。類(lèi)似地，排放端口206是由可調(diào)節(jié)的滑動(dòng)件216(排放滑動(dòng)件)和楔形件220限定。在所示的實(shí)施例中，進(jìn)入滑動(dòng)件212、排放滑動(dòng)件218以及楔形件220形成一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，楔形件220可以徑向移動(dòng)遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子210以便將該楔形件分開(kāi)的兩個(gè)端口(例如，端口202和206)聯(lián)結(jié)起來(lái)。楔形件220還可周向移動(dòng)以便改變端口202和206的位置。此外，滑動(dòng)件212和216均可周向移動(dòng)以便增大或減小相應(yīng)端口202和206的周向范圍、或尺寸，這將改變流體區(qū)224到那些端口的接入弧段。在一些實(shí)施例中，周向滑動(dòng)件212和216中的一個(gè)或多個(gè)可以旋轉(zhuǎn)180°或更多，以便提供對(duì)端口202和206中的特定一個(gè)或多個(gè)的90°接入?；瑒?dòng)件212和216還可彼此反向旋轉(zhuǎn)至端口202和206聯(lián)結(jié)的程度。

在所示的實(shí)施例中，楔形件220可以被調(diào)節(jié)來(lái)通過(guò)或是徑向地移動(dòng)楔形件220聯(lián)結(jié)/劃分這些端口或是周向移動(dòng)以便改變這些端口的尺寸來(lái)獨(dú)立地增加或減少端口202和206的周向范圍。在所示的實(shí)施例中，楔形件220劃分這些端口，這些端口之間具有一個(gè)恒定弧段，這些端口被限定為周向放置在相對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)滑動(dòng)件之間，同時(shí)多個(gè)滑動(dòng)件可以用于提供兩個(gè)端口之間居間弧段的可變性并且被限定為放置在每個(gè)滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)的末端，如圖2B中的狀態(tài)250所示，圖2B是圖2A的等距視圖并且處于與狀態(tài)260相同的狀態(tài)。在一些實(shí)施例中，每個(gè)楔形件220可由兩個(gè)周向滑動(dòng)件來(lái)替換，例如，一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)可以被劃分成兩個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)，如圖3A至圖3C(以下更完全地論述)所示。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)滑動(dòng)件還可以用單個(gè)楔形件(未示出)替換，并且兩個(gè)滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)可以加固，例如，如果期望的是使得由一個(gè)楔形件劃分的端口202和206中的一個(gè)或多個(gè)正如REC裝置200中那樣保持處于恒定相對(duì)間距的話(huà)。雖然可調(diào)節(jié)的滑動(dòng)件212和216的以上描述將這些滑動(dòng)件描述為具有無(wú)限周向移動(dòng)，但是替代實(shí)現(xiàn)方式可以限制一些或全部的滑動(dòng)件的移動(dòng)。

在圖2A至圖2C中描述的實(shí)施例中，楔形件220被示出為處于劃分兩個(gè)端口202和206的一個(gè)位置，在該位置，一個(gè)流體體積228將會(huì)具有零容積或基本上為零的容積。因此，一個(gè)流體容積228在通過(guò)楔形件220時(shí)將會(huì)通過(guò)一個(gè)零容積弧段。在所示的實(shí)施例中，楔形件220的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子210的外表面在零容積位置具有互補(bǔ)形狀，這樣使得基本上不存在可以捕獲一種工作流體F的空隙。這確保了工作流體F完全排放，這就防止流體來(lái)再循環(huán)穿過(guò)REC裝置200，從而使得該裝置的容積效率更高。這還防止具有不同的壓力和或溫度的流體以不受控方式混合，由此增加REC裝置200的能效。該功能性可用兩個(gè)周向滑動(dòng)件來(lái)替換，如在先前所陳述的。

通過(guò)根據(jù)熱力學(xué)的理想氣體方程式(pV＝nRT)，已知的是，一種可壓縮流體的壓力和溫度將會(huì)在其體積相應(yīng)減小或增大時(shí)并且在不增加另外能量或不從該流體去除另外能量時(shí)以可重復(fù)且可預(yù)測(cè)的方式來(lái)增大或減小。還已知了，這種所得的壓力和溫度改變將會(huì)是起始?jí)毫Α⑵鹗紲囟纫约绑w積變化的百分比(或正或負(fù))的函數(shù)，只要不向系統(tǒng)增加熱量或不從該系統(tǒng)去除熱量、并且并不存在將會(huì)改變?cè)摿黧w的溫度的化學(xué)反應(yīng)或核反應(yīng)即可。由此，如果期望壓力和/或溫度改變將要增大，那么體積改變應(yīng)是增加，并且如果期望壓力和/溫度改變將要減小，那么體積改變應(yīng)是減少。

基于這種理解，可以看出，通過(guò)調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)端口(例如，端口202和206)的尺寸和/或角位置，從一個(gè)或多個(gè)端口到流體區(qū)224的每個(gè)接入弧段(以及因此對(duì)任何端口的所得不可接入弧段)的開(kāi)始和結(jié)束的位置受到控制，從而控制：a)每個(gè)流體容積226在其通過(guò)每個(gè)接入弧段時(shí)的容積改變，以及因此被傳輸?shù)剿龌《沃械拿總€(gè)流體容積226和從其中傳輸出的流體的量；以及b)每個(gè)流體容積226在其通過(guò)每個(gè)不可接入弧段時(shí)的容積改變，以及因此正好在使得一個(gè)端口(例如，端口206)剛剛接入流體容積226之前在該流體容積中的可壓縮流體的壓力改變。以此方式，裝置200所提供的排放壓力和排放溫度可以通過(guò)改變一個(gè)排放端口(例如，端口206)的尺寸和周向范圍進(jìn)行可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變，但不改變進(jìn)入壓力、進(jìn)入溫度、一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件(例如，轉(zhuǎn)子210)旋轉(zhuǎn)速率、或所得工作流體質(zhì)量流率。

與如上所述那樣調(diào)節(jié)排放端口不同，改變進(jìn)入端口(例如，端口202)的角位置和周向范圍還使得每次轉(zhuǎn)子210旋轉(zhuǎn)時(shí)由裝置200所吸入的流體體積改變，并且因此使得每次旋轉(zhuǎn)時(shí)的所得流體質(zhì)量流量改變。以此方式，排放壓力、排放溫度以及流體質(zhì)量流率可以通過(guò)改變進(jìn)入端口的尺寸和周向范圍進(jìn)行可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變，但不改變進(jìn)入壓力、進(jìn)入溫度、或一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率。

進(jìn)一步將看出，當(dāng)排放壓力、排放溫度以及排放工作流體質(zhì)量流率由于調(diào)節(jié)進(jìn)入端口(例如，端口202)、諸如通過(guò)調(diào)節(jié)該端口的周向范圍或角位置而被改變時(shí)，那些參數(shù)無(wú)法僅僅通過(guò)調(diào)節(jié)該進(jìn)入端口來(lái)獨(dú)立改變。然而，由于對(duì)排放端口的改變僅將改變排放壓力和排放溫度、而不改變工作流體質(zhì)量流率，因此排放端口可以被調(diào)節(jié)來(lái)在進(jìn)入端口被調(diào)節(jié)來(lái)提供期望工作流體質(zhì)量流率(否則將會(huì)改變所述排放壓力和排放溫度)時(shí)保持排放壓力和排放溫度的恒定。因此，通過(guò)改變進(jìn)入端口和排放端口這兩者的尺寸和周向范圍，工作流體質(zhì)量流率可以可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變，而不要求改變進(jìn)入壓力、進(jìn)入溫度、一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率、排放壓力、或排放溫度。

工作流體質(zhì)量流率還可通過(guò)增加一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速率增加，并且該增加是近似成比例的、可重復(fù)的并且可預(yù)測(cè)的。然而，由于工作流體質(zhì)量流率可以獨(dú)立于如上所述旋轉(zhuǎn)速率(例如轉(zhuǎn)子210的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速率)進(jìn)行改變，并且該進(jìn)入端口和排放端口可以通過(guò)改變它們的尺寸和周向范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣使得一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速率可以在不要求進(jìn)入壓力、進(jìn)入溫度、工作流體質(zhì)量流率、排放壓力、或排放溫度改變的情況下改變。

此外，改變進(jìn)入壓力相對(duì)應(yīng)地改變裝置200所吸入的流體質(zhì)量以及排放壓力兩者。然而，由于可以獨(dú)立于彼此并且獨(dú)立于進(jìn)入壓力來(lái)改變工作流體質(zhì)量流率和排放壓力，因此該進(jìn)入端口和排放端口也可通過(guò)改變它們的尺寸和周向范圍進(jìn)行可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地調(diào)節(jié)，這樣使得進(jìn)入壓力可以在不要求一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速率、工作流體質(zhì)量流率、或排放壓力改變的情況下進(jìn)行改變。

以類(lèi)似的方式，改變進(jìn)入溫度相對(duì)應(yīng)地改變排放溫度，而且還改變了裝置所吸入的流體質(zhì)量，并且因此改變工作流體質(zhì)量流率。同樣以類(lèi)似的方式，由于可以獨(dú)立于彼此并且獨(dú)立于進(jìn)入溫度來(lái)改變工作流體質(zhì)量流率和排放溫度兩者，因此該進(jìn)入端口和排放端口也可通過(guò)改變它們的尺寸和周向范圍進(jìn)行可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變，這樣使得進(jìn)入溫度可以在不要求一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速率、工作流體質(zhì)量流率、或排放溫度改變的情況下改變。

此外，由于pV＝nRT，在先前兩種表述中，溫度可以取代壓力，并且壓力可以取代溫度。因此，以上方法可以用于在不要求改變排放溫度的情況下可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變進(jìn)入壓力，但該排放壓力將會(huì)改變。類(lèi)似地，以上方法可以可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地使用，這樣使得進(jìn)入溫度可以在不要求排放壓力改變的情況下改變，但該排放溫度將會(huì)改變。

雖然狀態(tài)260示出REC裝置200的滑動(dòng)件212和216被定位以使得端口202處的壓力和溫度高于端口206處的壓力和溫度并且因此用作一個(gè)壓縮機(jī)，但是在狀態(tài)270中，滑動(dòng)件212和216被重新定位以使得端口206處的壓力和溫度低于端口202處的壓力和溫度。這種重新定位并不要求流體質(zhì)量流率逆轉(zhuǎn)。相反，質(zhì)量流量方向可以保持相同，并且流體可以被強(qiáng)制地膨脹而非被強(qiáng)制地壓縮，在這種情況下，REC裝置200將會(huì)用作一個(gè)膨脹器。

當(dāng)轉(zhuǎn)子210的旋轉(zhuǎn)方向逆轉(zhuǎn)時(shí)，工作流體質(zhì)量流量也會(huì)逆轉(zhuǎn)。例如，如果當(dāng)REC裝置200處于狀態(tài)260時(shí)旋轉(zhuǎn)方向R逆轉(zhuǎn)，REC裝置200將會(huì)用作一個(gè)膨脹器，如狀態(tài)270所示。類(lèi)似地，如果狀態(tài)270中的旋轉(zhuǎn)方向R發(fā)生逆轉(zhuǎn)，REC裝置200將會(huì)用作一個(gè)壓縮機(jī)。因此，可移動(dòng)滑動(dòng)件和一個(gè)或多個(gè)楔形件以及一個(gè)可逆轉(zhuǎn)子的組合允許REC裝置200將是高度靈活且可配置的。

圖3A至圖3C示出與圖2A至圖2C的REC裝置200類(lèi)似的另一REC裝置300，其中該REC裝置具有可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在滑動(dòng)件312和316內(nèi)的轉(zhuǎn)子310，并且滑動(dòng)件312和316部分限定端口302和306。此外，圖3A至圖3C中的特征302、306、310、312、316、324、326、328、330、332以及R的相應(yīng)名稱(chēng)和功能分別與圖2A至圖2C中的相應(yīng)特征202、206、210、212、216、224、226、228、230、232以及R相同，但是它們形狀和尺寸可以不同。然而，如圖3A至圖3C所示，與REC裝置200中的楔形件220不同，REC裝置300實(shí)際具有呈一個(gè)第二進(jìn)入滑動(dòng)件334和一個(gè)第二排放滑動(dòng)件336的形式的一個(gè)分開(kāi)的楔形件，并且替代REC裝置200中的單個(gè)滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)(未標(biāo)記)，REC裝置300具有在圖3B中清楚看到的一個(gè)第一滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)338和一個(gè)第二滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)340，圖3B是圖3A的等距視圖并且處于與360相同的狀態(tài)。正如REC裝置200那樣，進(jìn)入端口302和排放端口306的尺寸可以獨(dú)立于彼此來(lái)改變。由于滑動(dòng)件334和336可以獨(dú)立于彼此來(lái)移動(dòng)，進(jìn)入端口302和排放端口306的位置也可獨(dú)立于彼此來(lái)改變并且還可通過(guò)改變例如如圖3A和圖3C所示四個(gè)滑動(dòng)件312、316、334和336的周向位置進(jìn)行切換，這些滑動(dòng)件在圖3A中處于一個(gè)第一狀態(tài)360并且可以被移動(dòng)至如圖3C所示一個(gè)第二狀態(tài)370。如此，旋轉(zhuǎn)方向R可以改變，而不改變進(jìn)入壓力、進(jìn)入溫度、排放壓力、排放溫度、工作流體質(zhì)量流率、或一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)速率。

旋轉(zhuǎn)方向的該改變還可通過(guò)在端口處使用閥(未示出)實(shí)現(xiàn)。

圖4示出與圖3A至圖3C所示REC裝置300類(lèi)似的另一REC裝置400。在這點(diǎn)上，圖4中的特征410、412、416、424、426、428、430、432、434、436以及R的相應(yīng)名稱(chēng)和功能分別是與圖3A至圖3C中的相應(yīng)特征310、312、316、324、326、328、330、332、334、336以及R相同，但是它們的形狀和尺寸可以不同。圖4示出REC裝置400如何另外增加一個(gè)第一楔形件442，該楔形件可以將REC裝置300中所謂的單個(gè)進(jìn)入端口302分成一個(gè)第一進(jìn)入端口444和一個(gè)第二進(jìn)入端口446。REC裝置400還具有了一個(gè)第二楔形件448，該楔形件可以將REC裝置300中所謂的單個(gè)排放端口306分成一個(gè)第一排放端口452和一個(gè)第二排放端口454。這些楔形件442和448以與楔形件220類(lèi)似但不同的方式來(lái)起作用，并且在所示的實(shí)施例中，不同成形。楔形件442和448兩者通過(guò)一個(gè)固定周向弧段分開(kāi)兩個(gè)端口，但與楔形件220不同，楔形件442和448使得兩個(gè)進(jìn)入端口444和446彼此分開(kāi)并且使得兩個(gè)排放端口452和454彼此分開(kāi)。每個(gè)楔形件442和448可以圍繞其螺旋結(jié)構(gòu)來(lái)周向移動(dòng)以便改變端口444、446、452和454的尺寸和位置，并且徑向移動(dòng)以便聯(lián)結(jié)每個(gè)楔形件442和448所分開(kāi)的這些端口，并且這些動(dòng)作各自可以獨(dú)立于所有其他動(dòng)作來(lái)執(zhí)行。

在所示的實(shí)施例中，所增加的楔形件448尺寸被設(shè)定為這樣使得在旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)通過(guò)楔形件448時(shí)并不存在使得該楔形件所分開(kāi)的端口452和454通過(guò)流體容積426連接的點(diǎn)，但該所述流體容積426將不通過(guò)楔形件448而與排放端口452和454兩者同時(shí)分離。在所示的實(shí)施例中，由于流體容積426內(nèi)的流體體積在兩個(gè)排放端口452與454之間并不改變，兩個(gè)排放端口452和454處的壓力或溫度并不存在差異。以此方式，兩個(gè)排放端口452和454可以具有相同的排放溫度和排放壓力，并且可以具有等于沒(méi)有楔形件448的REC裝置300中的單個(gè)排放端口306的工作流體質(zhì)量流率的一個(gè)組合工作流體質(zhì)量流率。在替代的實(shí)施例中，端口452和454可以利用另外的楔形件對(duì)來(lái)進(jìn)一步劃分多次，以便進(jìn)一步劃分否則將為單個(gè)端口的端口(諸如單個(gè)排放端口306)。此外，楔形件448以及增加用于進(jìn)一步劃分排放端口的任何另外的楔形件(未示出)可以被移動(dòng)來(lái)改變排入每個(gè)排放端口中的工作流體質(zhì)量流量比例，并且這一個(gè)或多個(gè)比例可以獨(dú)立于排放壓力、排放溫度、進(jìn)入壓力、進(jìn)入溫度、一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率、旋轉(zhuǎn)方向R、以及組合工作流體質(zhì)量流率來(lái)改變。這可以與改變總體工作流體質(zhì)量流率(如在先前所述)的能力組合以便可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變?cè)撨M(jìn)入端口和排放端口的尺寸和周向范圍，從而獨(dú)立于從任一個(gè)或多個(gè)其他排放端口452、454輸出的工作流體質(zhì)量流率、進(jìn)入壓力、進(jìn)入溫度、一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率、旋轉(zhuǎn)方向R、相同排放溫度、以及相同排放壓力改變從任一個(gè)或多個(gè)排放端口(例如，端口452和454)以及以任何組合輸出的工作流體質(zhì)量流率。

正如楔形件448那樣，所增加的楔形件442尺寸被設(shè)定為這樣使得在旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)通過(guò)楔形件442時(shí)并不存在使得端口444和446通過(guò)多個(gè)旋轉(zhuǎn)本體所限定的流體容積426連接的點(diǎn)，但該所述流體體積426將不通過(guò)楔形件442而與進(jìn)入端口444和446兩者同時(shí)分離。在所示的實(shí)施例中，由于流體容積426內(nèi)的流體體積在兩個(gè)進(jìn)入端口444與446之間并不改變，兩個(gè)進(jìn)入端口444和446處由REC裝置400引起的壓力或溫度并不改變。如下論述，進(jìn)入端口流體組分、壓力以及溫度可以是相同的(以下所述“第一情況”)，并且它們可以是不同的(以下所述“第二情況”)。

在第一情況中，存在兩個(gè)進(jìn)入端口444和446，它們具有相同的進(jìn)入溫度和壓力，并且具有等于不具有楔形件442的單個(gè)進(jìn)入端口302的工作流體質(zhì)量流率的一個(gè)組合工作流體質(zhì)量流率，并且這些進(jìn)入端口444和446可以進(jìn)一步劃分多次以便進(jìn)一步劃分所謂的進(jìn)入端口302。此外，楔形件442以及增加用于進(jìn)一步劃分所謂的進(jìn)入端口302的任何另外的楔形件(未示出)可以被移動(dòng)來(lái)改變吸入到每個(gè)進(jìn)入端口444、446和(未示出)中的工作流體質(zhì)量流量的比例，并且這一個(gè)或多個(gè)比例可以獨(dú)立于進(jìn)入壓力、進(jìn)入溫度、排放壓力、排放溫度、一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率、旋轉(zhuǎn)方向R以及組合工作流體質(zhì)量流率來(lái)改變。這可以與改變總工作流體質(zhì)量流率(如在先前所述)的能力組合以可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變進(jìn)入端口和排放端口的尺寸和周向范圍，以便使得進(jìn)入任一個(gè)或多個(gè)進(jìn)入端口444、446和(未示出)的工作流體質(zhì)量流率以獨(dú)立于進(jìn)入任一個(gè)或多個(gè)其他進(jìn)入端口444、446和(未示出)的工作流體質(zhì)量流率、相同進(jìn)入壓力、相同進(jìn)入溫度、一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率、旋轉(zhuǎn)方向R、排放溫度、或排放壓力的任何組合改變。當(dāng)進(jìn)一步與上述劃分排放端口306組合時(shí)，該進(jìn)入端口和排放端口的尺寸和周向范圍可以被改變來(lái)獨(dú)立于剩余端口444、446、452、454的工作流體質(zhì)量流率并且獨(dú)立于相同進(jìn)入壓力、相同進(jìn)入溫度、相同排放壓力、相同排放溫度、一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率、以及旋轉(zhuǎn)方向R來(lái)可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變兩個(gè)或更多個(gè)端口(進(jìn)入和/或排放端口)444、446、452、454的工作流體質(zhì)量流率。

在第二情況中，存在兩個(gè)進(jìn)入端口444和446，它們具有不同的進(jìn)入溫度和/或壓力，并且具有并不等于不具有楔形件442的單個(gè)進(jìn)入端口302的工作流體質(zhì)量流率的一個(gè)組合工作流體質(zhì)量流率，并且這些進(jìn)入端口444和446可以進(jìn)一步劃分多次以便進(jìn)一步劃分所謂的進(jìn)入端口302。與第一情況不同，流體容積426中的具有一個(gè)或多個(gè)先前進(jìn)入端口444、446和(未示出)的壓力和溫度的流體在其進(jìn)入下一進(jìn)入端口444、446或(未示出)時(shí)將會(huì)膨脹或收縮至那個(gè)進(jìn)入端口444、446或(未示出)的壓力。因此，接入每個(gè)流體容積426的最后一個(gè)進(jìn)入端口將對(duì)進(jìn)入端口壓力的等效物具有完整控制，并且來(lái)自每個(gè)進(jìn)入端口444、446和(未示出)的在流體容積426中剩余的流體的比例是每個(gè)進(jìn)入端口的流體組分、壓力以及溫度相對(duì)于其余部分、端口接入次序以及流體進(jìn)入每個(gè)進(jìn)入端口444、446和(未示出)時(shí)的流體體積426的體積改變的函數(shù)。當(dāng)具有不同溫度的流體在和不在流體容積426內(nèi)混合時(shí)，它們溫度可以等于基于它們初始溫度和熱質(zhì)量的新溫度，并且這個(gè)等效進(jìn)入端口溫度將是所有進(jìn)入端口處的以及任何化學(xué)反應(yīng)的流體的溫度和熱質(zhì)量的函數(shù)。根據(jù)這一假設(shè)，仍然存在單個(gè)等效進(jìn)入端口壓力和單個(gè)等效進(jìn)入端口溫度，它們?nèi)钥梢元?dú)立于先前所述排放壓力、排放溫度、總體工作流體質(zhì)量流率、旋轉(zhuǎn)方向R、以及一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率來(lái)可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變。另外，該進(jìn)入端口和排放端口的尺寸和周向范圍可以被改變來(lái)獨(dú)立于剩余端口444、446、452、454的工作流體質(zhì)量流率并且獨(dú)立于等效進(jìn)入壓力、等效進(jìn)入溫度、相同排放壓力、相同排放溫度、旋轉(zhuǎn)方向R、以及一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率來(lái)可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變兩個(gè)或更多個(gè)端口(進(jìn)入和/或排放)444、446、452、454的工作流體質(zhì)量流率。與不同的進(jìn)入壓力和/或具有不同初始溫度的多種流體的混合組合的理想氣體方程式(pV＝nRT)以及控制每個(gè)進(jìn)入端口444、446的工作流體質(zhì)量流率的能力可以用于可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地控制等效進(jìn)入溫度，并且可以獨(dú)立于總體工作流體質(zhì)量流率、單獨(dú)排放工作流體質(zhì)量流率、等效進(jìn)入壓力、相同排放壓力、相同排放溫度、旋轉(zhuǎn)方向R、以及一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率來(lái)達(dá)到此目的。反之，這種控制允許我們改變?cè)撨M(jìn)入端口和排放端口的尺寸和周向范圍，這樣使得每個(gè)進(jìn)入端口444、446的溫度可以獨(dú)立于每個(gè)其他進(jìn)入端口444、446的溫度并且獨(dú)立于每個(gè)進(jìn)入端口壓力、相同排放壓力、相同排放溫度、每個(gè)排放端口工作流體質(zhì)量流率、旋轉(zhuǎn)方向R、以及一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率來(lái)可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變。

然而，比起使用裝置來(lái)使該可壓縮流體在它們的體積連接之前壓力均等，允許各種進(jìn)入端口處的該可壓縮流體在它們的體積被連接時(shí)壓力均等是低能效的。圖5示出與4中所示的REC 400類(lèi)似的一個(gè)REC裝置500。確實(shí)，圖5中的特征510、512、516、524、526、528、530、532、534、536、544、546、552、554以及R的相應(yīng)名稱(chēng)和功能分別與圖4中的相應(yīng)特征410、412、416、424、426、428、430、432、434、436、444、446、452、454以及R相同，但是它們的形狀和尺寸可以不同。如在先前所述，單個(gè)楔形件442、448或(未示出)可以通過(guò)將楔形件的滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)(未標(biāo)記)分成兩個(gè)滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)以及取代兩個(gè)楔形件(例如，REC裝置400中的楔形件442、448)的兩個(gè)另外滑動(dòng)件556、558、562、564進(jìn)行替換。在所有端口544、546、552、554均受滑動(dòng)件512、516、534、536、556、558、562、564周向限制的情況下，所有端口544、546、552、554的尺寸和周向范圍均可獨(dú)立于所有其他參數(shù)來(lái)改變，它們的位置可切換，并且它們甚至可以是組合的，從而消除REC裝置500未在任何端口544、546、552、554之間引起壓力改變的假設(shè)。因此，端口的尺寸和周向范圍可以改變，這樣使得多個(gè)排放端口的壓力和溫度可以可重復(fù)地、可預(yù)測(cè)地且獨(dú)立地變得不同，正如多個(gè)進(jìn)入端口的不同壓力和溫度可以可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地調(diào)整而不存在如在REC裝置400中發(fā)生的損失，并且全部獨(dú)立于每個(gè)端口的工作流體質(zhì)量流率、旋轉(zhuǎn)方向R、以及一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率。

由于功是等于扭矩乘以該角旋轉(zhuǎn)：dW＝τ*dθ；使得方程式的兩邊除以時(shí)間得到功率等于扭矩乘以旋轉(zhuǎn)速率：dW/dt＝P＝τ*ω。根據(jù)熱力學(xué)，W＝(p₂V₂-p₁V₁)/(1-n)，并且因此(p₂V₂-p₁V₁)/(1-n)*(d/dt)＝P＝τ*ω。

每次一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)時(shí)的流體容積的體積改變速率可以通過(guò)以下方式增大：僅僅改變工作流體質(zhì)量流率，以便使得扭矩成為一個(gè)或多個(gè)進(jìn)入端口(例如，202、302、444、446、544和546)和一個(gè)或多個(gè)排放端口(例如，206、306、452、454、552和554)上的壓差、和工作流體質(zhì)量流率的函數(shù)。由于所有端口的一個(gè)或多個(gè)壓力可以獨(dú)立改變，如在先前所述，任一個(gè)或多個(gè)端口壓力的改變都將導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)進(jìn)入端口與一個(gè)或多個(gè)排放端口之間壓差改變。因此，一個(gè)或多個(gè)端口的尺寸和周向范圍可以改變以便可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變壓差、工作流體質(zhì)量流率、或這兩者，從而獨(dú)立于旋轉(zhuǎn)方向R和一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率來(lái)改變扭矩。

功率是一個(gè)或多個(gè)進(jìn)入端口(例如，202、302、444、446、544和546)和一個(gè)或多個(gè)排放端口(例如，206、306、452、454、552和554)上的壓差、工作流體質(zhì)量流率、以及一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率的函數(shù)。因此，端口的尺寸和周向范圍可以改變以便可重復(fù)且可預(yù)測(cè)地改變壓差、工作流體質(zhì)量流率、一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)速率、或它們的任何組合，從而獨(dú)立于旋轉(zhuǎn)方向R來(lái)改變功率。

鑒于在先前實(shí)例中描述的一壓縮機(jī)或膨脹器被理解成從一個(gè)旋轉(zhuǎn)本體向一種可壓縮流體傳遞扭矩和功率，如本文檔中描述的電動(dòng)機(jī)應(yīng)理解成起到相反作用：即，從一種可壓縮流體向一個(gè)旋轉(zhuǎn)本體傳遞扭矩和功率。REC裝置由于流動(dòng)方向和旋轉(zhuǎn)方向的逆轉(zhuǎn)而可用作壓縮機(jī)/膨脹器和電動(dòng)機(jī)兩者。然而，由于旋轉(zhuǎn)方向可以針對(duì)REC裝置變得獨(dú)立，這些REC裝置可以在不存在所要求的方向逆轉(zhuǎn)的情況下用作電動(dòng)機(jī)。

與常規(guī)的氣動(dòng)壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)不同，REC裝置無(wú)需被設(shè)計(jì)成具有用于某一壓力、旋轉(zhuǎn)速率R、一個(gè)或多個(gè)部件旋轉(zhuǎn)方向、或工作流體質(zhì)量流率以供進(jìn)行高效操作，并且可以獨(dú)立于彼此來(lái)改變所有四個(gè)參數(shù)，如在先前所述。因此，一個(gè)有效變速傳動(dòng)裝置可以被構(gòu)造成具有一個(gè)或多個(gè)REC裝置。以在圖6中示意性地示出的一個(gè)全輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)上的一個(gè)傳動(dòng)裝置600作為一個(gè)實(shí)例。一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)602典型地將在某一功率對(duì)旋轉(zhuǎn)速率曲線(xiàn)的最佳效率下運(yùn)行。充當(dāng)一個(gè)壓縮機(jī)604的一個(gè)REC裝置可旋轉(zhuǎn)地R結(jié)合至輸出發(fā)動(dòng)機(jī)602上，并且可以補(bǔ)償可變功率和旋轉(zhuǎn)速率以便向在汽車(chē)的每個(gè)車(chē)輪608處的充當(dāng)一個(gè)電動(dòng)機(jī)606的另一REC提供處于期望壓力下的一種工作流體F。這種加壓工作流體F可以來(lái)自如圖6所示單個(gè)公共排放端口(未標(biāo)記)，或可來(lái)自多個(gè)排放端口，并且一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)排放端口壓力可以隨著時(shí)間變化，這取決于設(shè)計(jì)者的期望。隨后，每個(gè)電動(dòng)機(jī)606獨(dú)立使用所要求的那么多的壓縮工作流體F以便提供與每個(gè)車(chē)輪608處期望的同樣多的功率。每個(gè)車(chē)輪608可以直接或由固定傳動(dòng)裝置或可變傳動(dòng)裝置610來(lái)可旋轉(zhuǎn)地R連接到每個(gè)電動(dòng)機(jī)上，如果傳動(dòng)裝置是可變的，那么可以針對(duì)每個(gè)車(chē)輪608單獨(dú)控制傳動(dòng)裝置。由于壓縮機(jī)604和電動(dòng)機(jī)606可以在不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速率的情況下有效停止泵運(yùn)，并且可以被獨(dú)立地控制以在接合一個(gè)不同車(chē)輪傳動(dòng)裝置610之前匹配該車(chē)輪傳動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)速率，因此不要求一個(gè)離合器系統(tǒng)。

由于一個(gè)車(chē)輪608要求更多動(dòng)力，車(chē)輪的電動(dòng)機(jī)606增加它的工作流體質(zhì)量流率。這可通過(guò)壓縮機(jī)604來(lái)完全或部分補(bǔ)償，從而對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)602提出了增加的動(dòng)力需求。如果通過(guò)壓縮機(jī)604的工作流體質(zhì)量流量不與通過(guò)所有電動(dòng)機(jī)606的組合流體流量匹配，壓縮工作流體壓力將會(huì)改變，壓縮機(jī)604和電動(dòng)機(jī)606兩者可以在不損失效率的情況下對(duì)該改變進(jìn)行補(bǔ)償。如果第一一個(gè)或多個(gè)貯存器613也連接到壓縮機(jī)604的一個(gè)或多個(gè)輸出端上，該貯存器將會(huì)減緩壓力的該改變，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)602無(wú)法跟上車(chē)輪電動(dòng)機(jī)606的動(dòng)力需求時(shí)有效提供電池或升壓器(booster)。

如果汽車(chē)駕駛員制動(dòng)，那么充當(dāng)電動(dòng)機(jī)606的REC裝置可以切換功能以充當(dāng)壓縮機(jī)，從而使得工作流體質(zhì)量流率逆轉(zhuǎn)，同時(shí)維持它們旋轉(zhuǎn)方向，由此增加一個(gè)或多個(gè)高壓貯存器613內(nèi)的流體的壓力和質(zhì)量，同時(shí)降低汽車(chē)速度，并且由此充當(dāng)一個(gè)再生制動(dòng)系統(tǒng)并且消除對(duì)基于摩擦的制動(dòng)系統(tǒng)的需要。一般而言，這將暗示的是，附接到發(fā)動(dòng)機(jī)602上的壓縮機(jī)604將使貯存器613維持處于低于其額定壓力的一個(gè)壓力，這樣使得這些再生制動(dòng)器可以增加貯存器613內(nèi)的流體壓力，而不超過(guò)其能力或不要求一個(gè)減壓閥(未示出)，但是這樣的閥將是極端情況所期望的。然而，可以通過(guò)壓縮機(jī)604根據(jù)基于在當(dāng)前車(chē)速和車(chē)重給定的情況下、最大壓力減去期望通過(guò)使得車(chē)輛停止來(lái)獲得的壓力的公式來(lái)維持貯存器壓力?？上蜻@個(gè)公式增加若干另外變量，這取決于期望效率、性能、貯存器的能力、道路崎嶇程度(hilliness)。

交流發(fā)電機(jī)614可以直接可旋轉(zhuǎn)地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)602上，但是任何風(fēng)扇、空調(diào)壓縮機(jī)、擋風(fēng)玻璃刮水器和/或先前使用一個(gè)電動(dòng)機(jī)的其他被提供動(dòng)力的裝置616可替代地使用被配置為一個(gè)電動(dòng)機(jī)617的一個(gè)REC裝置，全部脫離相同或不同的壓縮機(jī)604和貯存器613。最終，如果使用一個(gè)閥618來(lái)保持一個(gè)或多個(gè)高壓貯存器613內(nèi)的壓力，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的REC裝置604可替代地用作一個(gè)電動(dòng)機(jī)604以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)602，從而消除對(duì)一個(gè)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的需要。

使用具有一種干燥工作流體(像干燥氮)和一個(gè)低壓工作流體貯存器619的一個(gè)流體閉環(huán)F系統(tǒng)將會(huì)增加效率，因?yàn)閷?huì)使得所述閉環(huán)F的高壓側(cè)和低壓側(cè)熱絕緣。

一個(gè)類(lèi)似系統(tǒng)可以使用在列車(chē)上，其中快速連接軟管連結(jié)所有列車(chē)車(chē)廂以及每對(duì)車(chē)輪上或每節(jié)車(chē)廂上的每個(gè)托鐵(dolly)上的電動(dòng)機(jī)606，并且其中多個(gè)壓縮機(jī)604附接到多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)廂(engine car)上的多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)602上。由于車(chē)廂不會(huì)推動(dòng)或拉動(dòng)彼此，列車(chē)可以被構(gòu)建得更為輕便，并且可以轉(zhuǎn)過(guò)更急軌彎，因?yàn)檐?chē)廂不會(huì)被推離或拉離軌道。

一個(gè)類(lèi)似系統(tǒng)可以用作一個(gè)配電系統(tǒng)，其中流體連接連接充當(dāng)壓縮機(jī)和/或電動(dòng)機(jī)的許多REC裝置，其中所述REC裝置的物理位置彼此相鄰、或至多相隔數(shù)千英里。

在該系統(tǒng)的最簡(jiǎn)單的描述中，一個(gè)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)是具有一個(gè)聯(lián)合旋轉(zhuǎn)速率的一個(gè)壓縮機(jī)和一個(gè)電動(dòng)機(jī)，并且其中一個(gè)燃燒室在該壓縮機(jī)的排放口與該電動(dòng)機(jī)的進(jìn)入口之間。該壓縮機(jī)由電動(dòng)機(jī)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)，其中該燃燒室使得工作流體溫度從該工作流體離開(kāi)該壓縮機(jī)時(shí)增加至該工作流體進(jìn)入氣動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)的溫度，從而在相同壓力下向電動(dòng)機(jī)提供比壓縮機(jī)提供的體積更大的工作流體；并且由此提供由電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的比壓縮機(jī)要求的更多的動(dòng)力。如圖7所示，相同模型可以用于使用用作一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)704和一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)705的一個(gè)或多個(gè)REC裝置制造一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)700，并且以下修改可以產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)的益處。

例如，由于壓縮機(jī)704和電動(dòng)機(jī)705兩者的流體流率可以通過(guò)使用一個(gè)限流器或類(lèi)似裝置在未引起損失的情況下進(jìn)行控制，發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力可被控制，而不存在相對(duì)應(yīng)的效率損失。

替代具有附接到發(fā)動(dòng)機(jī)700上的一個(gè)單獨(dú)傳動(dòng)壓縮機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)704的一個(gè)單獨(dú)排放端口可用于向用于其他被提供動(dòng)力的裝置708(像如先前所述的汽車(chē)的車(chē)輪)的任一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)706供應(yīng)加壓工作流體，這些其他被提供動(dòng)力的裝置不必以與發(fā)動(dòng)機(jī)700相同的速率來(lái)旋轉(zhuǎn)。一個(gè)更高效的選項(xiàng)可能是通過(guò)一個(gè)或多個(gè)燃燒室709、711和/或混合室712的排放物對(duì)這一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)706直接提供動(dòng)力。

來(lái)自一個(gè)高壓貯存器713、由一個(gè)閥718來(lái)控制的空氣可以直接被進(jìn)給至電動(dòng)機(jī)705以便起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)700，從而消除對(duì)一個(gè)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的需要并且顯著減少對(duì)任何電池的最大功率汲取?？商娲?，一個(gè)或多個(gè)燃燒室709、711可以被配備有一個(gè)點(diǎn)火器，這樣使得該發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過(guò)燃燒而從永停(dead stop)直接起動(dòng)并且并不要求任何初始旋轉(zhuǎn)。

由于該壓縮機(jī)704和電動(dòng)機(jī)705兩者可以被設(shè)計(jì)成并且用于能夠根據(jù)它們自己的進(jìn)入壓力和排放壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)燃燒室709和711的過(guò)壓流體沒(méi)有損失，離開(kāi)電動(dòng)機(jī)705的排放口的過(guò)壓流體也無(wú)類(lèi)似損失，這提供了保持最佳效率、同時(shí)傳遞一個(gè)可變功率輸出的能力，并且消除了對(duì)一個(gè)排放聲音消音器的需要。

由于一個(gè)或多個(gè)燃燒室709和711的壓力可以由發(fā)動(dòng)機(jī)控制，因此它的溫度也可以被控制，從而允許類(lèi)似柴油機(jī)的燃燒，并且消除對(duì)火花塞、螺線(xiàn)管、以及它們相關(guān)聯(lián)的控制的需要。

正如一個(gè)多氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)那樣，多個(gè)壓縮機(jī)704和電動(dòng)機(jī)705可以被附接到同一個(gè)或多個(gè)燃燒室709和711上。這將允許數(shù)量以及規(guī)模效率，并且允許相同基礎(chǔ)REC裝置以不同的數(shù)量用于具有不同動(dòng)力要求的不同應(yīng)用中。這還可以允許具有可旋轉(zhuǎn)地連接和/或分離的多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)700的冗余益處，并且可以通過(guò)根據(jù)需要來(lái)起動(dòng)和停止發(fā)動(dòng)機(jī)700而允許在更廣泛的功率范圍上的更高效率。

由于壓縮機(jī)704可以具有帶有相同(或不同)壓力和單獨(dú)受控工作流體質(zhì)量流率的多個(gè)排放端口(未標(biāo)記)，因此一個(gè)端口可以通向能夠控制從一個(gè)燃料貯存器720燃燒燃料的量的一個(gè)第一燃燒室709；并且通向一個(gè)第二燃燒室711的一個(gè)第二端口可以完成燃燒過(guò)程并且可能替代在發(fā)動(dòng)機(jī)700的排放口上使用一個(gè)催化轉(zhuǎn)化器來(lái)控制排放。通過(guò)將整個(gè)燃燒過(guò)程移動(dòng)至壓縮機(jī)704與電動(dòng)機(jī)705之間，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率將會(huì)增加。此外，由于進(jìn)入第一燃燒室709的工作流體質(zhì)量流率能夠控制燃料燃燒并移動(dòng)至第二燃燒室711的量，因此燃料無(wú)需通過(guò)燃料引入速率進(jìn)行控制，并且因此可以使用大塊固體燃料取代液體燃料，還可維持對(duì)燃燒速率的完全控制，而不要求一種限制燃料暴露于燃燒的低效方法。

壓縮機(jī)704的一個(gè)第三排放端口(未標(biāo)記)可以連接到一個(gè)混合室712上，該混合室用于冷卻完全燃燒過(guò)的流體至電動(dòng)機(jī)705的部件可能容易承受的一個(gè)溫度，從而保留在電動(dòng)機(jī)705之前的所有燃燒能量并且消除對(duì)用于發(fā)動(dòng)機(jī)部件的冷卻系統(tǒng)的需要。作為另一非排他性選項(xiàng)，可將水W或一些其他液體引入到混合室712中。水W可加熱成氣體，并且在不要求同樣多的另外工作流體壓縮的情況下提供相同冷卻效果。如果正好在電動(dòng)機(jī)705之后采用一個(gè)冷卻冷凝器722以從工作流體回收接近沸騰的水，可以使用一個(gè)水泵724將該接近沸騰的水重新引入到混合室中，這樣使得很少或無(wú)的另外的水W將會(huì)需要被用戶(hù)存儲(chǔ)或增加，并且引入到混合室712中的水W將被預(yù)熱以便增加效率。

此外，(第一和第二)燃燒室709和711中的一個(gè)或兩個(gè)可以利用一個(gè)或多個(gè)熱交換器(未示出)替換，這可實(shí)現(xiàn)另外效率增益，諸如通過(guò)使用一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱排放物提供熱量以對(duì)一個(gè)二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，或?qū)⑾拗迫莘e內(nèi)的熱排放物冷卻并且使用其的壓力變化增大發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。將一個(gè)熱交換器(未示出)附接到一個(gè)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的排放口上并且由此將其與前述冷卻冷凝器722組合將會(huì)允許使用那個(gè)排放口中剩余熱量來(lái)對(duì)一個(gè)第二發(fā)動(dòng)機(jī)700提供動(dòng)力，從而增加兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。如果一個(gè)第二熱交換器與冷卻冷凝器722組合并且用在非燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)上來(lái)冷卻其排放物，這樣使得該排放物可以返回進(jìn)給到該非燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)中，那么那個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用一個(gè)工作流體閉環(huán)，從而允許更高效的工作流體在其熱循環(huán)中使用。這些二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的多個(gè)級(jí)可以串聯(lián)使用以進(jìn)一步增加組合發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。

在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)和非燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中，可以通過(guò)限制冷卻流體并且因此從該冷卻流體的再壓縮中得到的動(dòng)力來(lái)獲得進(jìn)一步效率。如果用于排放口的冷卻冷凝器/熱交換器722是其自身的(負(fù))壓力室，并且如果從一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)輸入的工作流體質(zhì)量流率等于通過(guò)充當(dāng)一個(gè)(再)壓縮機(jī)726的一個(gè)REC輸出的工作流體質(zhì)量流率，那么可以將所述腔室722設(shè)置成一個(gè)負(fù)壓并且可以獲得動(dòng)力。這是因?yàn)閺乃鰤毫κ逸敵龅墓ぷ髁黧w體積流率將會(huì)低于輸入所述壓力室的工作流體體積流率，并且因此將會(huì)耗費(fèi)比排放至低于環(huán)境728的一個(gè)壓力時(shí)電動(dòng)機(jī)705所獲得的能量少的能量來(lái)將流體再壓縮至環(huán)境壓力728。如果替代地將熱交換器結(jié)合到一個(gè)壓縮機(jī)(未示出)中，那么該壓縮機(jī)內(nèi)的流體壓力可以減少，這將引起該壓縮機(jī)在該流體的壓力和體積的乘積減小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)前高效制冷方法使用一個(gè)壓縮機(jī)來(lái)壓縮一種可壓縮流體并且隨后允許該流體在一個(gè)熱交換器中冷卻至這樣的程度：該流體在通過(guò)一個(gè)閥來(lái)排到允許該流體蒸發(fā)和變暖的另一熱交換器中之前沉淀成一種不可壓縮液體狀態(tài)。雖然這比較舊技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是其依賴(lài)于具有一條液體至氣體對(duì)壓力/溫度過(guò)渡曲線(xiàn)的一種穩(wěn)定、非腐蝕性、無(wú)毒流體的可獲得性，該曲線(xiàn)是擬合在期望環(huán)境的操作耐壓能力和溫度內(nèi)?？梢酝茢嗟氖牵谶@種流體尚不可獲得或無(wú)成本效益的情況下，具有一種不依賴(lài)于流體的沉淀的系統(tǒng)將會(huì)是有益的且高效的，如果通過(guò)減少壓縮流體壓力而釋放的能量是可回收的話(huà)。其他具體應(yīng)用也可能從這種設(shè)置受益，諸如單一沉淀曲線(xiàn)在大多數(shù)情況下將不理想的具有廣泛變化輸入和/或輸出目標(biāo)的制冷循環(huán)，或是諸如其嚴(yán)格溫度和/或傳熱速率和或功率消耗變量中的任一個(gè)必須被保持的一種應(yīng)用。

這種制冷系統(tǒng)800可以如圖8所示實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，一個(gè)第一熱交換器801在高壓熱工作流體側(cè)連接用作一個(gè)壓縮機(jī)804的一個(gè)REC裝置的排放口和用作一個(gè)電動(dòng)機(jī)805的另一REC裝置的進(jìn)入口，并且第二熱交換器在低壓冷工作流體側(cè)連接電動(dòng)機(jī)805的排放口和壓縮機(jī)804的進(jìn)入口。壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件可旋轉(zhuǎn)地連接R，并且進(jìn)一步由一個(gè)外部電源830驅(qū)動(dòng)。在穩(wěn)態(tài)下，壓縮機(jī)804吸入要比電動(dòng)機(jī)805排放的體積更大的工作流體。如在先前論述，壓縮機(jī)804可以根據(jù)系統(tǒng)和操作者兩者的工作流體質(zhì)量流率和壓差(以及因此溫差)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便滿(mǎn)足任何功率和熱要求。隨后，電動(dòng)機(jī)805可以根據(jù)該系統(tǒng)的共享的輸入壓力和輸出壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便確保維持差異溫度，同時(shí)從工作流體因所述壓差而發(fā)生的膨脹重新獲得動(dòng)力。

用于加熱、通風(fēng)、空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)的一個(gè)熱泵使用一個(gè)制冷循環(huán)，通過(guò)一個(gè)輔助電源所驅(qū)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)泵的使用以及流體的壓縮和膨脹來(lái)從一種流體向另一種流體傳熱。在熱泵的一些應(yīng)用中，一個(gè)爐子燃燒一種或多種燃料以獲得熱量，并且隨后將該熱量中的一些傳遞至另一種流體，同時(shí)利用該爐子的排放口將剩余熱量排至大氣。環(huán)境溫度相對(duì)于受控環(huán)境的溫度越冷，該過(guò)程的熱量效率越低。

如圖9所示，一個(gè)熱發(fā)動(dòng)機(jī)900可以如圖7那樣是由用作一個(gè)壓縮機(jī)704的一個(gè)REC裝置以及用作一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)705制成，具有一個(gè)或多個(gè)燃燒室909和911、一個(gè)或多個(gè)工作流體貯存器913以及相關(guān)聯(lián)的控制閥918、還有一個(gè)或多個(gè)燃料貯存器920，但在一個(gè)或多個(gè)燃燒室與電動(dòng)機(jī)905之間還增加了一個(gè)熱交換器921。在這種情況下，目的是從環(huán)境吸入空氣F1、僅僅通過(guò)壓縮該空氣來(lái)使得它的溫度增加超過(guò)受控環(huán)境932中期望的溫度，隨后如在發(fā)動(dòng)機(jī)700中那樣通過(guò)一個(gè)或多個(gè)燃燒室909和911的使用增加呈熱量形式的能量，然后向另一種工作流體F2傳遞通過(guò)所述燃燒而獲得的熱量，此后通過(guò)使得環(huán)境空氣F1在一個(gè)電動(dòng)機(jī)905中膨脹并且將其釋放回環(huán)境928中，重新獲得因壓縮環(huán)境空氣F1而失去的能量。在壓縮機(jī)904和電動(dòng)機(jī)905中將會(huì)發(fā)生損失，這可能會(huì)需要返回到環(huán)境928大氣中的空氣處于比其開(kāi)始過(guò)程時(shí)更高的一個(gè)溫度。這是可克服的，并且所排出的空氣F1甚至可能以一個(gè)更低的溫度返回，如果該系統(tǒng)由一種另外方法驅(qū)動(dòng)的話(huà)。這樣一種方法可能涉及向該系統(tǒng)補(bǔ)充一個(gè)電動(dòng)機(jī)(未示出)。雖然該電動(dòng)機(jī)可能是由一個(gè)外部電源驅(qū)動(dòng)，但從壓縮并燃燒的空氣F1至受控環(huán)境的傳熱也可用于對(duì)熱力發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充。

一個(gè)選項(xiàng)可以是將來(lái)自熱交換器921的熱量傳遞至由第三REC裝置和第四REC裝置構(gòu)成的一個(gè)第二發(fā)動(dòng)機(jī)934的壓縮工作流體，該第三REC裝置和該第四REC裝置中的一個(gè)用作從受控環(huán)境中吸取其工作流體的一個(gè)壓縮機(jī)936；并且該第三REC裝置和該第四REC裝置中的另一個(gè)用作將其工作流體返回到受控環(huán)境中的一個(gè)電動(dòng)機(jī)938。可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)第一發(fā)動(dòng)機(jī)和第二發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件將會(huì)完成動(dòng)力傳遞，并且第二發(fā)動(dòng)機(jī)934將向系統(tǒng)增加動(dòng)力，只要受控環(huán)境壓縮工作流體F2的溫度是足夠低的并且可以通過(guò)熱交換器充分增加，這樣使得不僅克服第二發(fā)動(dòng)機(jī)934的另外損失，而且能夠向第一發(fā)動(dòng)機(jī)(未標(biāo)記)提供旋轉(zhuǎn)能量。這個(gè)第二發(fā)動(dòng)機(jī)934還可具有帶有另一熱交換器940的一個(gè)流體閉環(huán)，并且甚至可能提供足夠另外動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)鼓風(fēng)扇或其他設(shè)備942，以便推動(dòng)空氣從該受控環(huán)境932穿過(guò)它的熱交換器934。

另一選項(xiàng)將是將一個(gè)熱電偶陣列(未示出)結(jié)合到任何熱量必須行進(jìn)通過(guò)的熱交換器921中，以便使得熱量從一種流體至另一種流體，從而獲得電勢(shì)和電流、同時(shí)減少該熱交換器的重量效率。隨后，該電勢(shì)和電流可以用于任何目的，其中一個(gè)目的可以是驅(qū)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的這些發(fā)動(dòng)機(jī)的控制。還可以組合這兩個(gè)選項(xiàng)。

以上選項(xiàng)將會(huì)用作一個(gè)加熱系統(tǒng)，這個(gè)加熱系統(tǒng)具有用于為該系統(tǒng)提供動(dòng)力的燃料的勢(shì)能的>100％的能效，并且它可以對(duì)廣泛范圍的環(huán)境溫度和控制溫度兩者起到良好作用。

先前已經(jīng)假設(shè)，使得所有排放端口的排放物壓力等于那些端口處的環(huán)境壓力。在允許具有不同壓力的兩種可壓縮流體混合的情況下，這消除了因一個(gè)排放端口處的突然且不受控的膨脹而造成的能量損失。在不同應(yīng)用中，體積和/或重量效率益處可能超過(guò)能效益處，并且這些益處可能因應(yīng)用而變化、以及隨相同應(yīng)用內(nèi)的時(shí)間而變化。

系統(tǒng)(如在先前所述那些)可以被配置以使得在某一功率范圍內(nèi)，排放端口處的排放物的壓力以及環(huán)境壓力是相同的，并且使得在大于該范圍的一個(gè)功率水平下，這些壓力是不同的。因此，系統(tǒng)在一個(gè)較低功率范圍內(nèi)將是非常高能效的，但是在一個(gè)較高功率范圍內(nèi)將會(huì)將其能率中的一些交換體積和/或重量效率。相反，該系統(tǒng)可能根本不具有一個(gè)高能效范圍，并且總是由于體積和/或重量效率而犧牲其能效。

對(duì)于用戶(hù)期望系統(tǒng)保持處于或高于某一能效范圍的那些情況，一個(gè)第一選項(xiàng)可以針對(duì)可由用戶(hù)對(duì)該系統(tǒng)設(shè)置的一個(gè)功率限制(它可以開(kāi)啟或關(guān)閉)和/或可由用戶(hù)改變的一個(gè)功率限制，并且該功率限制可以或可以不與最高能效功率范圍上限處的功率水平相同或不相同。以此方式，一個(gè)系統(tǒng)可以自行或以其他方式受限于其最高能效或更高能效功率范圍。

作為一個(gè)可替代的第二選項(xiàng)，可以設(shè)置限制，其中開(kāi)關(guān)或在緊急情況或其他事件下使得系統(tǒng)從該限制釋放的其他方法由該用戶(hù)或一些其他系統(tǒng)來(lái)限定。以此方式，一個(gè)系統(tǒng)能夠以其能效為代價(jià)來(lái)自行或以其他方式允許超過(guò)它的常規(guī)高能效的功率范圍。

先前選項(xiàng)都可以在相同系統(tǒng)中用于不同范圍的功率和能效。如果例如系統(tǒng)在高于某一額定功率時(shí)將會(huì)逐步損壞，那么第一選項(xiàng)可以用于低于系統(tǒng)將損壞時(shí)更低的能效功率范圍，并且第二選項(xiàng)可以用于高于系統(tǒng)將損壞時(shí)的功率范圍。

在以上所有三種情況下，可以發(fā)現(xiàn)，并不期望一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉限制。用戶(hù)反饋(諸如在超過(guò)每個(gè)范圍限制時(shí)對(duì)用戶(hù)對(duì)節(jié)流閥的壓力的阻力的顯著增加)可以用來(lái)替代開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)更直觀(guān)且更少限制的界面。

雖然先前文本和圖中描述的多個(gè)實(shí)例集中于具有潛在多個(gè)滑動(dòng)件、楔形件以及可調(diào)節(jié)式端口的螺旋滑動(dòng)件上，但是以下將集中于以一個(gè)可制造的設(shè)計(jì)來(lái)獲得最高效率，這種設(shè)計(jì)包括僅僅2個(gè)等效可調(diào)節(jié)式端口并且可以用作圖7中的部件704、705和726的組合。

在獲得最高能效過(guò)程中，期望減少或消除裝置中的任何和所有的往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；谙嗤悸?，還期望使所有旋轉(zhuǎn)本體得到平衡，這樣使得每個(gè)本體的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)也通過(guò)它的質(zhì)量中心。齒輪轉(zhuǎn)子泵消除了所有此類(lèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且只要內(nèi)齒輪和外齒輪都在旋轉(zhuǎn)中、同時(shí)它們的旋轉(zhuǎn)中心保持固定，那么它們的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)也固有通過(guò)它們的質(zhì)量中心。另外，可能形成多個(gè)齒輪組，這樣使得如果這些齒輪中的一個(gè)正以一個(gè)恒定旋轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)，那么另一個(gè)也以一個(gè)恒定旋轉(zhuǎn)速率旋轉(zhuǎn)，這還消除在穩(wěn)狀下因角速度上的強(qiáng)制改變而造成的效率損失。

在獲得最高能效過(guò)程中，期望在再次吸入更多流體前，完全排出所有的可壓縮流體。這意味著，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，所有流體容積必須以零容積來(lái)開(kāi)始和結(jié)束。由于并不期望使得滑動(dòng)件與該裝置的有效旋轉(zhuǎn)一起或響應(yīng)于這種有效旋轉(zhuǎn)進(jìn)行移動(dòng)，以便在穩(wěn)態(tài)下維持端口與其相關(guān)聯(lián)的容積之間正確接入，期望的是相對(duì)于固定參考坐標(biāo)來(lái)固定該零容積位置。在檢查典型的N:N+1齒輪組過(guò)程中，可以看到，在將扭矩從一個(gè)齒輪傳遞至另一個(gè)的過(guò)程中已發(fā)現(xiàn)的有效幾何形狀按照該描述的方式根本不是高能效的。然而，確實(shí)表明，固定這個(gè)零容積位置的最佳位置是齒輪齒最充分地嚙合的位置。在所述N:N+1齒輪組的進(jìn)一步檢查中，可以看到，齒輪的齒之間的流體容積不接近零的主要原因在于，(任一個(gè)齒輪的)齒的尖端從不相對(duì)于齒的配合件在這個(gè)充分嚙合位置處瞬間靜止，但替代地，允許通過(guò)針對(duì)齒留下的一個(gè)開(kāi)放空間，這樣使得齒輪無(wú)法結(jié)合。為了去除這個(gè)開(kāi)放空間，并且因此在這個(gè)位置處移動(dòng)至零容積，必須消除擺動(dòng)。因此，我們將從以下情況開(kāi)始：或轉(zhuǎn)子或定子(或這兩者)的齒的尖端相對(duì)于它們的配合凹坑(mating pocket)在它們的充分嚙合位置處瞬間靜止。

在數(shù)學(xué)上，這意味著，如上所述充分嚙合位置中的一個(gè)齒的尖端的行進(jìn)矢量必須在零容積位置處與其配合齒輪中的配合部分瞬間匹配。另外，如果一個(gè)旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)被建立成使得它的位置處于齒的配合齒輪的旋轉(zhuǎn)中心處，并且以與那個(gè)配合齒輪相同的速率來(lái)旋轉(zhuǎn)，那么由于并不允許該齒擺動(dòng)通過(guò)這個(gè)充分嚙合狀態(tài)，因此該齒必須正好在沿矢量的零容積位置之前和之后接近和離開(kāi)該位置，矢量與在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上繪圖時(shí)被繪制在齒輪旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)之間的線(xiàn)平行。在該旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上，該線(xiàn)還與齒的所述尖端與任一齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)之間所畫(huà)出的一條線(xiàn)平行。以此方式，當(dāng)從旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)來(lái)觀(guān)察時(shí)，每個(gè)齒的尖端瞬間看起來(lái)像作為一個(gè)活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但從固定參考坐標(biāo)來(lái)觀(guān)察時(shí)，并不存在往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

在檢查典型的N:N+1齒輪組中，可以看到，隨著時(shí)間推移，離散容積因齒輪齒無(wú)法一直維持與它們的配合齒輪的接觸而彼此合并和分離。這并不是所期望的，因?yàn)榫哂胁煌膲毫Φ娜莘e可以合并并且使它們的壓力均等，從而如在先前所論述的那樣減少效率。由于一個(gè)或兩個(gè)齒輪的齒的尖端將會(huì)限定配合齒輪范圍，因此每個(gè)齒均期望在一個(gè)容積與下一容積之間限定界限，以便一直維持與它的配合齒輪的接觸，這樣使得由那個(gè)齒來(lái)界定的兩個(gè)容積并不合并。

基于上文，已經(jīng)確定，可以使得或者內(nèi)齒輪齒或者外齒輪齒滿(mǎn)足一個(gè)高效裝置的所有的條件，但非兩者都能滿(mǎn)足。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)兩種一般解決方案來(lái)表達(dá)出這些齒將采用的形式，一種具有用于限定外齒輪的內(nèi)齒輪齒尖端，如上所述，并且另一種則具有用于限定內(nèi)齒輪的外齒輪齒尖端，如上所述。以下，由方程式(方程式1至7)來(lái)表示的第一解決方案進(jìn)行最詳細(xì)地描述，因?yàn)樗亲罘€(wěn)健的且具有體積效率的選項(xiàng)。

NoET＝NoIT+1 方程式(1)

其中：

NoET被定義為外齒輪上的齒的數(shù)量；并且

NoET被定義為內(nèi)齒輪上的齒的數(shù)量。

方程式1在數(shù)學(xué)上表達(dá)以上所述N:N+1條件。因此，就外齒輪的每次旋轉(zhuǎn)而言，內(nèi)齒輪將旋轉(zhuǎn)(n+1)/n次。換句話(huà)說(shuō)，每次內(nèi)齒輪做出一次完整旋轉(zhuǎn)，都將使得它的位置相對(duì)于該外齒輪來(lái)前進(jìn)一個(gè)齒，并且這種前進(jìn)將是外齒輪的完整旋轉(zhuǎn)的1/(n+1)并且是內(nèi)齒輪的完整旋轉(zhuǎn)的(1/n)。

參考圖10至圖13的幾何參考，就內(nèi)齒輪齒尖端用于描述外齒輪的情況而言，以下方程式2至4是有用的：

Δ＝NoIT·δ 方程式(4)

其中：

TH(1002和1202)被定義為齒高度，它是齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)與齒1003和1203的尖端之間的距離；

E(1004和1204)被定義為偏心距，它是內(nèi)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)1005和1205與外齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)1006和1206之間的距離；

Δ(1007和1207)被定義為外齒輪已旋轉(zhuǎn)的角度；

r(1008和1208)被定義為從外齒輪的中心至內(nèi)齒輪的齒中的一個(gè)的尖端的距離，從而限定外齒輪的內(nèi)壁；

δ(1010和1210)被定義為內(nèi)齒輪相對(duì)于外齒輪已旋轉(zhuǎn)的角度；并且

θ(1012和1212)被定義為相對(duì)于外齒輪到‘r’的角度。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)

TH＝E·NoIT 方程式(5)

執(zhí)行時(shí)，獲得如上所述活塞運(yùn)動(dòng)。將方程式4和5代入到方程式2和3中得出

以及

并且圖10示出NoIT為4時(shí)所得單槽弧段1014。由于E 1004和1204以及NoIT都是齒輪形狀的恒定值，因此僅δ1010和1210保持作為任一方程式的右側(cè)上的一個(gè)變量，從而允許每個(gè)方程式針對(duì)E 1004和1204以及NoIT的每個(gè)組合的參數(shù)繪圖。(如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，在對(duì)θ求解時(shí)，π必須被累加到反正切表達(dá)式的結(jié)果中，不管該表達(dá)式何時(shí)遇到不連續(xù)點(diǎn)或何時(shí)產(chǎn)生不正確且不連貫的繪圖。)可替代地，δ1010和1210可以就θ1012和1212求解，并且隨后代入到方程式3或7中以便獲得一個(gè)正確繪圖。如果需要，兩個(gè)方程式組還可以轉(zhuǎn)化成笛卡爾坐標(biāo)系。

如上所述，期望齒輪齒界定的所有容積都以零容積來(lái)開(kāi)始和結(jié)束。因此，外齒輪的齒用于限定內(nèi)齒輪的齒。然而，由于外齒輪的齒將掃過(guò)內(nèi)齒輪的齒之間的溝槽，因此外齒輪的整個(gè)幾何形狀是相關(guān)的。由于外齒掃過(guò)溝槽并且由于在整個(gè)掃掠過(guò)程中期望保持溝槽與齒之間接觸，齒與溝槽之間的接觸點(diǎn)位于該齒上的其中掃掠方向與齒的表面成正切的點(diǎn)。然而，對(duì)此進(jìn)行求解產(chǎn)生與對(duì)方程式6和7求解相同的形狀，其中內(nèi)齒相同但少一個(gè)。對(duì)為1的E 1004和1204并且為3和2的NoIT求解得出一個(gè)外齒輪和內(nèi)齒輪組。

雖然基于以上期望從效率角度來(lái)出發(fā)，但是齒輪的齒的尖端處的點(diǎn)機(jī)械性能較弱、將會(huì)容易磨損、難以制造，并且將不產(chǎn)生如可能所期望那般緊的密封。然而，可以通過(guò)使得每個(gè)齒輪的面偏移一個(gè)固定量來(lái)修改這些齒輪。由于每個(gè)齒的尖端是一個(gè)點(diǎn)，因此尖端處的一個(gè)恒定偏移變?yōu)橐粋€(gè)半圓，從而產(chǎn)生如圖11中所示具有三個(gè)齒1102的一個(gè)內(nèi)齒輪和具有四個(gè)齒1104的一個(gè)外齒輪。然而，齒輪的面中的曲率限制在不使得新理論面自相交和故障的情況下可施加的偏移的量。這個(gè)曲率在齒的尖端處最緊，該尖端是在零或接近零的容積狀態(tài)下進(jìn)行齒間密封的位置，并且因此在該位置處的壓差將是最大的，所以并不期望‘騙取’和推動(dòng)偏移得過(guò)多而形成在理論上將自相交的情況。然而，隨著偏移增加，不僅齒的機(jī)械性能變得更強(qiáng)，而且同時(shí)齒輪組的容積效率也會(huì)在一定程度上增加。由于這種和其他限制，期望具有可能最大偏移。另外，隨著每個(gè)齒輪的齒數(shù)量增加，這些齒的面必須進(jìn)一步彎曲，從而在理論面自相交之前減小偏移的量。偏心距對(duì)容積效率沒(méi)有影響，但是隨著每個(gè)齒輪的齒的數(shù)量增加，容積效率將會(huì)減少。因此，基于齒輪的機(jī)械強(qiáng)度和容積效率角度兩者，期望NoIT盡可能小。

在齒輪旋轉(zhuǎn)的某些點(diǎn)處，一個(gè)齒與其配合齒將會(huì)達(dá)到使得他們尖端接觸的一個(gè)狀態(tài)，并且因此其中它們的接觸未向彼此施加一個(gè)旋轉(zhuǎn)力矢量，并且就在這種狀態(tài)的任一側(cè)上，可以施加的旋轉(zhuǎn)力矢量在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上是1/∞，并且在另一個(gè)方向上是零。如果內(nèi)齒輪上存在偶數(shù)個(gè)齒，那么在該內(nèi)齒輪的相對(duì)側(cè)上的齒將處于它的配合溝槽的底部，并且因此與兩個(gè)齒接觸，并且能夠在任一方向上施加一個(gè)旋轉(zhuǎn)力矢量。不處于以上兩種狀態(tài)中的一種的任何齒與它的配合齒/溝槽將僅具有一個(gè)接觸點(diǎn)，并且因此可以在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上或另一個(gè)方向上施加一個(gè)力矢量，但并非兩者都可以。因此，如果在這種情況下該內(nèi)齒輪上僅存在兩個(gè)齒，將會(huì)出現(xiàn)這樣一種條件：一個(gè)齒正好通過(guò)它可以在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上施加一個(gè)力的狀態(tài)，并且因此僅可以在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上施加一個(gè)力，并且其中另一個(gè)齒僅可以在另一個(gè)方向上施加1/∞或?qū)嶋H上不施加力。因此，除非一些外部機(jī)構(gòu)用于在內(nèi)齒輪和外齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使得它們保持對(duì)準(zhǔn)，否則抵抗內(nèi)齒輪的旋轉(zhuǎn)的任何力將會(huì)克服實(shí)際為零的力并且使得系統(tǒng)能夠結(jié)合。在這種情況下，使得內(nèi)齒輪上具有3個(gè)或更多個(gè)齒將消除該問(wèn)題。

對(duì)于外齒輪齒尖端用于描述內(nèi)齒輪的情況，可以生成以下方程式8至10：

以及

Δ＝(NoIT+1)·δ 方程式(10)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)

TH＝E·(NoIT+1) 方程式(11)

執(zhí)行時(shí)，獲得如上所述活塞運(yùn)動(dòng)。將方程式10和11代入到方程式8和9中得出

以及

并且圖12示出NoIT為3時(shí)所得單齒弧段1216。如前所述，由于E 1004和1204以及NoIT都是齒輪形狀的恒定值，所以?xún)Hδ1010和1210保持作為任一方程式的右側(cè)上的一個(gè)變量，從而允許每個(gè)方程式針對(duì)E 1004和1204以及NoIT的每個(gè)組合的參數(shù)繪圖。如前所述，δ1010和1210可以就θ1012和1212來(lái)求解，并且隨后代入到方程式9或13中以便獲得一個(gè)正確繪圖。如前所述，如果需要，方程式組都還可以轉(zhuǎn)化成笛卡爾坐標(biāo)系。

因此，針對(duì)為1的E 1004和1204并且為3和2的NoIT對(duì)方程式12和13求解得出一個(gè)外齒輪和內(nèi)齒輪組，并且使這些面偏移產(chǎn)生如圖13所示具有兩個(gè)齒1302的一個(gè)內(nèi)齒輪和具有三個(gè)齒1304的一個(gè)外齒輪。應(yīng)當(dāng)注意，由于該外齒輪是用它的尖端進(jìn)行接觸，因此該外齒輪需要三個(gè)或更多個(gè)齒，從而允許該內(nèi)齒輪僅具有兩個(gè)齒。與上文所述具有可以始終接入在外齒輪的齒之間的每個(gè)溝槽底部處的外齒輪上的流體容積的先前3:4齒輪組不同，2:3齒輪組以及根據(jù)它們的方程式制造的所有組在內(nèi)齒輪的齒之間的每個(gè)溝槽的底部處并不具有相同恒定接入。

圖14B是圖14A的等距視圖。圖14A至圖14B示出包括圖11的4:3齒輪組的REC裝置1400，其中齒輪1402在功能上與1102相同，并且1404在功能上與1104(其范圍未示出)相同，并且兩者都應(yīng)被理解成具有它們通過(guò)未示出的機(jī)構(gòu)來(lái)固定的旋轉(zhuǎn)中心，但是這些齒輪可以自由旋轉(zhuǎn)，齒輪1402在齒輪1404內(nèi)。這兩個(gè)齒輪1402和1404應(yīng)理解成以相同的深度延伸到頁(yè)面中，并且在那個(gè)方向上是平行的，并且它們的端面應(yīng)理解成是重合的。另外，均勻地畫(huà)陰影的一個(gè)區(qū)域應(yīng)理解成表示與兩個(gè)齒輪的末端齊平的一個(gè)蓋區(qū)1406，該蓋區(qū)界定了齒輪1402和1404的齒之間的流體容積，從而使得僅外齒輪1404的溝槽的底部尖端未被界定。應(yīng)當(dāng)理解，在這個(gè)組件1400的一端，存在一個(gè)第一滑動(dòng)件區(qū)1408，該第一滑動(dòng)件區(qū)與兩個(gè)齒輪的那個(gè)末端齊平，該第一滑動(dòng)件區(qū)還在那個(gè)末端并在它的周向范圍上界定了流體容積，但允許在那個(gè)末端在它的周向范圍之外接入所述流體容積(這種接入標(biāo)示為接入1)，該第一滑動(dòng)件區(qū)還與蓋區(qū)1406齊平，并且該第一滑動(dòng)件區(qū)具有一個(gè)固定周向尺寸，但該周向范圍可以在蓋區(qū)1406周邊自由移動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解，在這個(gè)組件1400的另一端，存在一個(gè)第二滑動(dòng)件區(qū)1410，該第二滑動(dòng)件區(qū)與兩個(gè)齒輪的那個(gè)末端齊平，該第二滑動(dòng)件區(qū)還在那個(gè)末端并在它的周向范圍上界定了流體容積，但允許在那個(gè)末端、在它的周向范圍外接入所述流體容積，該第二滑動(dòng)件區(qū)還與蓋區(qū)1406齊平，并且該第二滑動(dòng)件區(qū)具有一個(gè)固定周向尺寸，但該周向范圍可以在蓋區(qū)1406周邊自由移動(dòng)，該周向范圍與一個(gè)楔形件區(qū)1412可能不重疊的情況除外。應(yīng)當(dāng)理解，在與滑動(dòng)件區(qū)1410相同的末端上存在一個(gè)楔形件區(qū)1412，該楔形件區(qū)與流體容積齊平并且界定這些流體容積，該楔形件區(qū)與蓋區(qū)1406齊平，該楔形件區(qū)具有相對(duì)于兩個(gè)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)固定的周向范圍和尺寸，這樣使得當(dāng)外齒輪的溝槽被這些尖端中的一個(gè)填充而留下一個(gè)零流體容積或基本上為零的流體容積時(shí)，該楔形件區(qū)與整個(gè)該溝槽重疊但不超過(guò)該溝槽。應(yīng)當(dāng)理解，在滑動(dòng)件區(qū)1410與楔形件區(qū)1412所共享的齒輪末端，將會(huì)存在至少一個(gè)并且至多兩個(gè)接入到流體容積的周向范圍，標(biāo)示為接入2和接入3(未標(biāo)記)。另外應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)從如圖14A所示的齒輪的一端或另一端觀(guān)察時(shí)，接入1將與接入2和接入3中的任一個(gè)或兩者重疊。

REC裝置1400可以用作如下所述REC裝置200。當(dāng)滑動(dòng)件區(qū)1408與楔形件區(qū)1412完全重疊時(shí)，在楔形件區(qū)1412的周向范圍上將無(wú)法對(duì)流體容積進(jìn)行接入，該區(qū)用作圖2A至圖2C的REC裝置200的楔形件220。在滑動(dòng)件區(qū)1408與滑動(dòng)件區(qū)1410部分或完全重疊時(shí)，這種重疊的周向范圍用作流體區(qū)的一個(gè)拒絕接入?yún)^(qū)1414，該拒絕接入?yún)^(qū)以與圖2A至圖2C的REC裝置200的滑動(dòng)件212和216類(lèi)似的方式來(lái)由滑動(dòng)件區(qū)1408和1410的周向范圍控制。在區(qū)1408、1410和1412中的兩個(gè)不重疊的情況下，使得能夠以與端口202和206類(lèi)似的方式接入流體容積。假設(shè)一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)方向R，圖14A中的進(jìn)入端口1416將以類(lèi)似的方式用作REC裝置200的進(jìn)入端口202，并且排放端口1418將以類(lèi)似的方式用作REC 200的排放端口206。以此方式，可以構(gòu)造一種REC裝置，這種REC裝置消除其一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件的所有往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此外，如果向接入2和/或接入3增加周向范圍類(lèi)似楔形件區(qū)1412但具有周向移動(dòng)能力的另外楔形件區(qū)，只要這些楔形件區(qū)在齒輪的那個(gè)末端不與任何其他的區(qū)重疊，那么它們可以用作圖4的楔形件442和448。

由于滑動(dòng)件1408和1410以及楔形件1412放置在齒輪1402和1404的末端上，兩組旋轉(zhuǎn)部件可以可旋轉(zhuǎn)地彼此結(jié)合，并且首尾相連放置，這樣使得它們可以共享一個(gè)滑動(dòng)件并且可以共享一個(gè)楔形件，從而可能減少所要求的部件的數(shù)量。如果這兩組或多組旋轉(zhuǎn)部件彼此成角度地偏移，使得它們共享相同軸線(xiàn)，但它們的流體容積是在不同時(shí)間獲得和失去對(duì)一個(gè)或多個(gè)共享端口的接入，這將具有與增大‘NoIT’類(lèi)似的‘平緩’作用，因?yàn)橥ㄟ^(guò)較小端口的工作流體質(zhì)量流率將是更連續(xù)且恒定的，而不存在使得NoIT增大超過(guò)3的情況下相對(duì)應(yīng)的容積效率上的損失。

圖15B是圖15A的等距視圖。由于類(lèi)似REC 200的REC裝置可以被配置有如圖15A至15B所示多個(gè)膨脹弧段和多個(gè)收縮弧段，因此單個(gè)REC裝置可以充當(dāng)多個(gè)壓縮機(jī)和/或電動(dòng)機(jī)。REC裝置1500示出類(lèi)似REC 200但具有在一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件兩端上使用滑動(dòng)件區(qū)1502(僅標(biāo)記了其中一些)的四個(gè)REC裝置200的功能性的一個(gè)實(shí)例。

圖16B是圖16A的等距視圖。由于類(lèi)似REC裝置1400的REC裝置可以被配置有多個(gè)閥或針對(duì)齒輪溝槽中的僅僅一些控制多個(gè)端口對(duì)這些齒輪溝槽的流體容積的接入的其他方法并且被配置有連續(xù)阻止對(duì)如圖16A至圖16B中所示齒輪溝槽中的其他一些的接入的其他方法，并且由于這些控制接入的方法又可能通過(guò)類(lèi)似先前所述滑動(dòng)件的方法控制，如圖16A至圖16B中所示，因此類(lèi)似REC裝置1400的單個(gè)REC裝置可以充當(dāng)多個(gè)壓縮機(jī)和/或電動(dòng)機(jī)。REC裝置1600在一端上、跨兩個(gè)齒輪溝槽使用兩個(gè)閥1602以允許或拒絕接入那些齒輪溝槽，并且在具有剩余兩個(gè)齒輪溝槽(未示出)的另一端上進(jìn)行相同操作。雖然該實(shí)施例使用常開(kāi)閥1602以及兩個(gè)滑動(dòng)件區(qū)1604和一個(gè)楔形件區(qū)1606來(lái)在每端控制那些閥1602，以便提供兩個(gè)REC裝置200的能力，但常閉閥和/或更多組的滑動(dòng)件區(qū)和楔形件區(qū)和/或關(guān)于這些滑動(dòng)件如何與這些閥相互作用的進(jìn)一步的差異和/或具有一個(gè)更大的NoIT的一個(gè)齒輪組都可用于進(jìn)一步增加REC裝置1600的能力。

上文已經(jīng)披露并且在附圖中示出多個(gè)示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，可以對(duì)在此明確披露的內(nèi)容進(jìn)行各種改變、省略和增加，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。