專利名稱：帶有在球形殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動的活塞的動力轉(zhuǎn)換機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動力轉(zhuǎn)換機，它包括帶有第一對活塞的第一轉(zhuǎn)子零件和帶有第二對活塞的第二轉(zhuǎn)子零件，這些活塞在機殼的球形腔體內(nèi)運動，第二對活塞相對于第一對活塞成對地作強制的來回擺動運動，第一轉(zhuǎn)子零件與一主動轉(zhuǎn)軸或從動轉(zhuǎn)軸連接，而第二轉(zhuǎn)子零件與第一轉(zhuǎn)子零件之間不能相對轉(zhuǎn)動的連接，以便一起圍繞上述轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動，第一轉(zhuǎn)子零件可在垂直于轉(zhuǎn)動軸線的平面內(nèi)的第一轉(zhuǎn)動軌跡內(nèi)轉(zhuǎn)動，而第二轉(zhuǎn)子零件則與第一轉(zhuǎn)子零件一起轉(zhuǎn)動，并相對于第一轉(zhuǎn)子零件來回擺動，第二轉(zhuǎn)子零件由一個導向零件進行導向，該零件則由一位于與第一轉(zhuǎn)動軌跡成角度V的平面內(nèi)的靜止導向機構(gòu)進行導向，而在傾斜的第二軌跡上轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的動力轉(zhuǎn)動機可在多種場合下使用，例如，可分別用作單級或多級的壓縮機、泵、水力或氣動發(fā)動機，兩沖程或四沖程內(nèi)燃機等。這種機器可在大范圍的各種速度下使用，特別適用作高速的機器，例如，高速壓縮機或高速發(fā)動機。為這種機器是以氣動馬達、蒸氣機或內(nèi)燃機的形式使用并且其工作容量為中等時，適用速度為500轉(zhuǎn)/秒(30，000轉(zhuǎn)/分鐘)，當這種機器是一種內(nèi)燃機時，合適的速度約為100轉(zhuǎn)/秒(6000轉(zhuǎn)/分鐘)。在另外情況下，對于特殊的其他用途，其適用的速度可為50轉(zhuǎn)/秒。對于艦船用的推進發(fā)動機(例如狄塞爾發(fā)動機)，考慮到螺旋槳的速度，采用低得多的速度可能是適宜的，而螺旋槳的速度為100轉(zhuǎn)/分鐘，對于推進發(fā)動機也是適當?shù)?。本發(fā)明的一個特殊的目的是提供一種機器，它能有效地平衡機器中的運動質(zhì)量從而使機器在工作時的振動減到最小。本發(fā)明另一目的是提供一種結(jié)構(gòu)較為緊湊的機器，它包括較少且較簡單的零件，并且其客量和重量相對于輸出功率來說是較小的。本發(fā)明還有一個目的是提供一種機器，其工作室除了要加潤滑油的機器零件外是封閉的。本發(fā)明的再一個目的是提供一種機器，在該機器中可對機殼內(nèi)各出入口進行簡單而有效的控制。
1906年批準的美國專利826，985號(D.Appel)提出了前言中提到的這種技術(shù)方案，它根據(jù)不帶曲軸不帶獨立移動的閥的簡單設(shè)計得到了活塞和有關(guān)工作室的滿意的運動。
該現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案提出在機器工作室的外面設(shè)置一種靜止的導向機構(gòu)，用來強制地控制第二對活塞相對于第一對活塞作來回擺動。公開了一種環(huán)形的導向零件，該零件由位于導向凹槽內(nèi)的靜止導向機構(gòu)來控制，上述導向凹槽位于工作機的機殼內(nèi)，并且徑向延伸到工作機的機殼之外。
按照該現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，第一對活塞實際上只進行旋轉(zhuǎn)的運動，而第二對活塞除了作相應的轉(zhuǎn)動外，還作附加的、強制地導向的、相對于第一對活塞的來回擺動。通過上述的徑向在外的導向機構(gòu)，第二對活塞被強制地引導到球面殼體內(nèi)一固定平面的特定運動路線上，也就是采用一個轉(zhuǎn)動軌跡相對于第一對活塞的轉(zhuǎn)動軌跡偏斜一個角度V的環(huán)形導向機構(gòu)。當?shù)诙钊粡娭埔龑Ю@一垂直于轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動軸線運動時，就使其相對于第一對活塞作來回擺動，這就意味著，第二對活塞的表面上的所有點都圍繞著轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動軸線連續(xù)地轉(zhuǎn)動，與此同時，這些點也相對于第一對活塞的表面來回擺動。第二對活塞的轉(zhuǎn)動和擺動的綜合產(chǎn)生了第二對活塞(第二轉(zhuǎn)子零件)相對于第一對活塞(第一轉(zhuǎn)子零件)和相對于帶有球形內(nèi)表面的封閉的機殼的有利的運動模式，而第二活塞并不通過擺動的極限位置上的死點。
上述設(shè)計的結(jié)果是，由四個活塞之間形成的四個不同的工作室，產(chǎn)生了相應于繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動軸線的運動的變化，而且，四個工作室是成對地連接到活塞(及工作室)的運動路線上一固定的局部區(qū)域內(nèi)的機殼的固定出入口的，在轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的每一循環(huán)內(nèi)，有兩個工作室先向著最大值作角度均等的體積膨脹，然后在隨后一個沖程內(nèi)連續(xù)進行相應的向著最小值作角度均等的體積收縮;而另外兩個工作室則相應地，先向著最小值作角度均等的體積收縮，然后，在隨后的沖程內(nèi)向一個最大值連續(xù)進行角度均等的體積膨脹。一對工作室與第一對出入口配合，而第二對工作室則與第二對出入口相配合，因此，在每個沖程內(nèi)，第一對工作室和第二對工作室內(nèi)產(chǎn)生特別均勻的充滿和排空，當擺動的活塞到達它們各自的極限位置后，立即發(fā)生沖程變化。沖程不會由于質(zhì)量明顯移動到兩個活塞彼此相向和相背運動間的死點而發(fā)生變化，而是通過活塞在各自的路線上彼此間進行強制的轉(zhuǎn)動，而使其發(fā)生質(zhì)量均勻的運動。這種運動模式是重要的，將在下面敘述。
不管在運動模式方面還是轉(zhuǎn)子零件能承受的操作條件方面都是滿意的，但早先并不知道，已提出的上述技術(shù)措施已被證明是實際上有用的。這是由于將導向機構(gòu)徑向地設(shè)置在機器工作室外而引起了特殊問題，其中，導向件(導向環(huán))承受特別高的圓周速度，并向機器工作室打開，這就引起了操作上的缺點。因此，一個較大的缺點是，擺動的活塞在每次擺動中必須橫向地通過機殼上的間隙(該處是導向零件即導向環(huán)安裝到機殼的位置)。一方面要保證導向零件與機殼的潤滑加油，另一方面要建立起在機器工作室里的工作介質(zhì)上面的導向零件的密封就出現(xiàn)了較大的問題。這些問題在高速機器中特別是在高速內(nèi)燃機中特別明顯。據(jù)認為，這些問題在本發(fā)明提出之前的過去80～83年還沒有辦法來解決。
挪威專利882，801號(ThorLarsen)公開了一種類似的、但結(jié)構(gòu)基本上不同的動力動換機，它克服了上述現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計中某些缺點，但并沒有達到上面提到的本發(fā)明的全部目的。對于泵或壓縮機的結(jié)構(gòu)形式，該現(xiàn)有技術(shù)起到了有效的作用，但對于內(nèi)燃機的形式，情況就較為復雜，因為為了推動全部活塞形成一種擺動和轉(zhuǎn)動的綜合運動，要用轉(zhuǎn)動的曲軸，而且，除了安裝在機殼內(nèi)的閥的工作以外，其他的閥都必須特別地操作。
按照本發(fā)明，使該兩個現(xiàn)有技術(shù)存在的問題得到解決，并且所提出的技術(shù)方案也比現(xiàn)有技術(shù)有較大的優(yōu)點。
按照本發(fā)明的機器的特征在于，上述的第一轉(zhuǎn)子零件和上述的第二轉(zhuǎn)子零件限定在一個與機殼內(nèi)的球形內(nèi)表面相適應的共同的球形母體內(nèi)，其特征還在于，用來引導第二轉(zhuǎn)子零件作來回擺動的靜止的導向機構(gòu)對中地設(shè)置在轉(zhuǎn)子組件內(nèi)，作為一個長的靜子，它的一端與機殼剛性地連接。
通過使兩對活塞進行連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動，同時引導第二轉(zhuǎn)子零件從轉(zhuǎn)子組件內(nèi)側(cè)作來回擺動，并提供一種在轉(zhuǎn)子組件內(nèi)側(cè)固定導向機構(gòu)和導向零件的有效密封，就能夠使設(shè)置在轉(zhuǎn)子組件外邊的活塞作比較高速的運動，而與外部導向機構(gòu)等無關(guān)。所選擇的設(shè)置在內(nèi)部的固定導向機構(gòu)、和相關(guān)的安裝在內(nèi)部的導向件，有可能形成一種緊湊而堅固的導向機構(gòu)，這也使得導向零件有可能在較低的圓周速度下運動，而轉(zhuǎn)子組件的徑向上最大的圓周部分能在較高的圓周速度下運動，而不會出現(xiàn)任何特殊的問題。此外，在轉(zhuǎn)子組件內(nèi)，導向零件和相鄰的第二轉(zhuǎn)子零件中的零件能夠以可控制的方式平衡不會引起轉(zhuǎn)子組件或機器本身的任何特殊的振動。同時，工作室很容易同導向機構(gòu)的潤滑加油區(qū)和轉(zhuǎn)子組件內(nèi)相應的零件隔離開來，而不致產(chǎn)生潤滑油與進入工作室的介質(zhì)混合的危險。
按照本發(fā)明，很容易獲得有效的技術(shù)方案，特別是對于前言中提到的高速機器的問題，其方法是，正如上述，將轉(zhuǎn)子零件限定在與機殼的球形內(nèi)表面相適應的球形母體內(nèi)，并將靜止導向機構(gòu)從徑向地在外部位置移動到在中心的內(nèi)部位置。這就帶來一個好處，即能夠在機殼的球形表面上的任意位置形成出入口，而與導向機構(gòu)的位置無關(guān)。還有一個特殊的優(yōu)點是，轉(zhuǎn)子組件的外部和馬達殼體的內(nèi)部都可以設(shè)計成具有球形的表面，這種表面能夠相互適應于在特別高速度下的轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)動。就這一點來說，靜止導向機構(gòu)和導向件徑向地設(shè)置在轉(zhuǎn)子組件的內(nèi)部是十分重要的。
最好使導向機構(gòu)與轉(zhuǎn)軸同軸并使其從一個與轉(zhuǎn)軸的內(nèi)端相連接的軸承延伸穿過機殼在機殼的另一端的固定支架上。
因此，轉(zhuǎn)子組件被有效地安裝在靜止導向機構(gòu)上，與此同時，第二轉(zhuǎn)子零件的導向零件(導向環(huán))能在限定于轉(zhuǎn)子零件內(nèi)的靜止導向機構(gòu)中被有效地導向。
靜止導向機構(gòu)在中心延伸通過第一轉(zhuǎn)子零件，其中，第一轉(zhuǎn)子零件安裝成可相對于其相對端的導向機構(gòu)而轉(zhuǎn)動，因此，轉(zhuǎn)子組件也可很容易安裝在機殼內(nèi)。
如上所述，本發(fā)明旨在避免潤滑劑與工作介質(zhì)之間的交流，(前者是特別用來潤滑導向零件與靜止導向機構(gòu)間的軸承表面、第一轉(zhuǎn)子零件與靜止導向機構(gòu)間的軸承表面和第二轉(zhuǎn)子零件與導向零件間的軸承表面;后者是在機器工作室內(nèi)進行工作的)。
按照本發(fā)明，有可能保證轉(zhuǎn)子組件的內(nèi)部軸承裝置和設(shè)置在內(nèi)部的導向零件的軸承裝置的一種有效的共同密封，從而使它們可通過設(shè)置在機器靜子內(nèi)的溝槽式的共同潤滑系統(tǒng)得到潤滑作用。因此，所發(fā)明的機器的特征在于，第一轉(zhuǎn)子零件在端頭穿過一環(huán)形的、徑向在外的轉(zhuǎn)子零件部分而通過第二轉(zhuǎn)子零件，其中，第一轉(zhuǎn)子零件與第二轉(zhuǎn)子零件一起形成了一個腔體該腔體含有潤滑劑并與工作室隔離，上述腔體容納著靜止導向機構(gòu)和相關(guān)的導向件以及導向件的連接機構(gòu)，這種機構(gòu)與第二轉(zhuǎn)子零件連接。
按照本發(fā)明的各種技術(shù)方案(與美國專利826，985號提出的方式相同)一般地不需要閥工作的出入口，因為活塞的運動能僅靠它們相對于球形殼體內(nèi)的出入口的旋轉(zhuǎn)運動來操縱出入口的開啟和關(guān)閉。開啟和關(guān)閉出入口的時間點可由相應地任意設(shè)計出入口和相應地在球形機殼內(nèi)設(shè)置出入口來調(diào)節(jié)，而與外部靜止導向機構(gòu)和外部導向件無關(guān)?？梢圆捎脙蓚€吸入口和兩個排出口，即第一對工作室共有一個吸入口和一個排出口，而第二對工作室也共有一個吸入口和一個排出口。
一個特別有利的結(jié)構(gòu)上簡單的技術(shù)方案就是第一對活塞和第二對活塞與轉(zhuǎn)軸一起組成一個轉(zhuǎn)子組件，而球形殼體和與其連接的導向機構(gòu)(用于引導在第二導向路線上的第二對活塞)組成一個靜子組件。
但是，這里，轉(zhuǎn)子組件還是靜子組件都采用少量的分開零件，與此同時，便提供了一種簡單而較緊湊的結(jié)構(gòu)，它具有重量較輕、體積較小但輸出功率較大的優(yōu)點。更精確地說，靜子組件包括相互剛性連接的導向機構(gòu)和機殼，而轉(zhuǎn)子組件則包括第一轉(zhuǎn)子零件、第二轉(zhuǎn)子零件和用一對樞軸銷釘與導向件連接的連接機構(gòu)，所述的導向件是可轉(zhuǎn)動地安裝在靜止導向機構(gòu)上。實際上，從裝配和生產(chǎn)方面考慮，上述的零件分成許多的零件，但粗略看來，靜子由單一零件組成，而轉(zhuǎn)子組件包括三個聯(lián)合的零件(即兩個轉(zhuǎn)子零件和一個導向件)。另外，各種零件制造容易，并以較簡單的方式安裝起來，這將從下面的敘述看到。
在本發(fā)明的一種最佳實施方案中，機殼在其相對兩端的每一端都設(shè)有一對出入口，它們相對于轉(zhuǎn)動的角度，相互隔開，并位于第一轉(zhuǎn)子零件各端部的球形外表面的周邊的運動軌跡內(nèi)部，上述出入口在轉(zhuǎn)子組件各種位置或轉(zhuǎn)動區(qū)域內(nèi)由上述端部蓋住或打開。其中，限定在第一轉(zhuǎn)子零件端部并且相對于轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)軸對稱的球形外表面的長度比寬度大得多。
這就意味著，按照本發(fā)明有可能通過第一轉(zhuǎn)子零件的形成的活塞端部，而整體地控制上述出入口。
按照本發(fā)明，用作為壓縮機、泵或兩沖程內(nèi)燃機的機器時，可以保證兩個徑向相對的工作室與構(gòu)成引入口的徑向相對的出入口相互連接(也就與相鄰的構(gòu)成排出口的出入口連接)，同時，另兩個在徑向彼此地相對的工作室與相應的徑向彼此相對的構(gòu)成各沖程的各固定階段中的排出口的出入口連接(也就與構(gòu)成排出口的相鄰的出入口連接)。
當所述的機器是四沖程內(nèi)燃發(fā)動機時，機殼腔體通過轉(zhuǎn)子組件限定四個獨立的工作室，這些工作室分別地又是成對地處于發(fā)動機四個沖程中的兩個沖程，并與四個出入口中的兩個出入口接通，同時，其中的第一個出入口成為通向第一工作室的進氣口，第二個出入口則成為從第二工作室通向徑向位于該工作室外面的連接室的壓縮空氣的排出口。第三個出入口成為從連接室通向構(gòu)成膨脹室的第三工作室的進氣口，而第四個出入口則成為從第四工作室到廢氣出口的排氣口。
按照本發(fā)明，首先，連接室能將一對工作在機殼的吸氣/壓縮一側(cè)的工作室與一對工作在機殼的燃燒/排氣一側(cè)的工作室連接起來。其次，最好是設(shè)置在發(fā)動機冷卻機匣外面的連接室也構(gòu)成一個帶有噴咀(一個或多個)和點火裝置的外部燃燒室。
把外部連接室和外部燃燒室結(jié)合起來，可得到一系列重要的優(yōu)點首先，有可能同時保證四個沖程(吸氣、壓縮、燃燒和排氣)中的每一個都在一個同樣的機殼內(nèi)進行，但又分別在四個工作室中的一個工作室內(nèi)進行。
其次，有可能得到相當簡化的真實燃燒過程、相當理想的熱損失、高的燃燒溫度，并從而實現(xiàn)燃料的完全燃燒，等等。
因此，燃燒室最好設(shè)置一層內(nèi)部隔熱的陶瓷材料。
這也帶來一些重要的優(yōu)點。
首先，發(fā)動機的燃燒沖程中的燃燒可在工作室外進行，從而使轉(zhuǎn)子組件的零件在低溫下工作，而燃燒室卻能保持在高得多的熱水平上，這就保證有效的燃燒，而與發(fā)動機的內(nèi)部零件(機殼的內(nèi)側(cè)、轉(zhuǎn)子組件等)無關(guān)。
更準確地說，燃燒室可以靜止的方式與機殼本身連接，最好是既在發(fā)動機殼體本身外面又在發(fā)動機的水冷機匣外面，并與發(fā)動機轉(zhuǎn)子組件、水冷機匣，潤滑系統(tǒng)等分開。對應地，發(fā)動機的轉(zhuǎn)子組件在轉(zhuǎn)動方面能夠設(shè)計得盡可能地滿意，而與實際的燃燒循環(huán)和燃燒室的設(shè)計無關(guān)。
另外，與燃燒室相互配合的工作室相對于從靜止燃燒室供給工作介質(zhì)的出入口連續(xù)轉(zhuǎn)動，從而也可有效地利用沿工作室轉(zhuǎn)動方向的熱燃氣流的動能。
將燃燒室以靜止方式連接到發(fā)動機殼外面的再一個重要的優(yōu)點是，燃料可以在特別高的而且比較均勻的溫度下有效地燃燒，并且大體上與機殼內(nèi)的溫度條件無關(guān)。燃燒室很容易限定在一個較易隔熱并易做成耐高溫的區(qū)域內(nèi)部，例如，可在該區(qū)域加襯內(nèi)壁，并且，可隨意地加上陶瓷材料的外壁，從而使燃燒室可保持高而穩(wěn)定的溫度，并保證燃料的有效而且大體上完全的燃燒。這給改善環(huán)境條件并使發(fā)動機有較高的輸出功率都有好處。換句話說，可限制只對發(fā)動機機殼的外燃燒室的局部供熱，熱量的供給在很大程度上限制在發(fā)動機的這個局部區(qū)域。因而，在發(fā)動機機殼內(nèi)部可相應地得到較低的溫度，從而使發(fā)動機的轉(zhuǎn)動零件保持在較低的溫度，該溫度很容易通過相應的方式加以控制，即采用普通的從外部對發(fā)動機機殼進行水冷或氣冷，并采用普通的從內(nèi)部對轉(zhuǎn)子組件及其靜止導向機構(gòu)和有關(guān)的導向件進行油冷。
還有一個優(yōu)點是，可以將熱燃氣在高壓下通過單一出入口直接供到不同的工作室，這個出入口的開啟面積被精確地限定，其開啟和關(guān)閉的時間按照轉(zhuǎn)動循環(huán)來精確確定。在實踐中，熱壓縮氣體流動能大體上完全連續(xù)地以快速脈沖的氣流方式從燃燒室到流到緊接其后的工作室，而不需要用普通的閥的操作，而僅受轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動的控制。
避免了閥的工作和凸輪軸等，也帶來一些值得重視的優(yōu)點。例如，有可能很容易采用大的出入口分別用來吸入空氣和排出廢氣，從而保證了相應地快速而且較自由地吸入空氣和快速地排出廢氣，而不需要另加的運動零件，這對于高速發(fā)動機是特別有利的。因此，人們就可以通過氣體介質(zhì)分別在發(fā)動機機殼里的不同的沖程內(nèi)和燃燒室內(nèi)的預期的流動路線而容易設(shè)計出具有一種橫截面形狀和面積的各種零件。
從下面參考附圖所作的描述將可以看到本發(fā)明的更多的特征，附圖中

圖1是本發(fā)明的動力轉(zhuǎn)換機的平面圖，示出了壓縮機類型的第一種實施例。
圖2是圖1所示動力轉(zhuǎn)換機的垂直剖面圖。
圖3是第一轉(zhuǎn)子零件的透視圖。
圖4是第二轉(zhuǎn)子零件的透視圖。
圖4a是圖3所示轉(zhuǎn)子零件和圖4所示轉(zhuǎn)子零件互相配合后的側(cè)視圖，示出了圖4所示的第二轉(zhuǎn)子零件的各部分。
圖5是組成動力轉(zhuǎn)換機靜子的零件的垂直剖面圖。
圖6～8示出了動力轉(zhuǎn)換機在三種不同工作狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子組件。
圖9～10示出了處在一個殼體部件里面的第一和第二轉(zhuǎn)子零件并示出了互成90°角的兩個不同工作位置。
圖11是本發(fā)明的動力轉(zhuǎn)換機用作四沖程內(nèi)燃機時的透視圖，特別示出了一個入口和一個出口。
圖12與圖11是同一種視圖，但從其反面看，并且為了更清楚起見，有些零件被剖開，特別顯示出發(fā)動機和外燃燒室。
圖13是圖11和圖12所示發(fā)動機的剖面圖。
圖14是第二轉(zhuǎn)子零件的導向機構(gòu)的透視圖。
圖14a是安裝在相關(guān)導向槽中的第二轉(zhuǎn)子零件的靜止導向機構(gòu)和導向零件的剖面圖。
圖15是圖14所示的導向機構(gòu)和安裝在連接機構(gòu)中的相關(guān)導向件的部分剖開的側(cè)視圖，通過該連接機構(gòu)，將導向件連接到第二轉(zhuǎn)子零件上。
圖16是由導向件和一起組成第一轉(zhuǎn)子零件的兩個半部分間的連接機構(gòu)組成的組件的分解圖。
圖16a是與圖16的視圖成90°的第一轉(zhuǎn)子零件的剖視圖。
圖17示出了由圖16所示兩個半部分組成的且位于第二轉(zhuǎn)子零件的兩個半部分之間的第一轉(zhuǎn)子零件。
圖18示出了圖17所示第二轉(zhuǎn)子零件的兩半部分處于組裝好的狀態(tài)。
圖19是圖18所示的零件從圖18的右側(cè)看的側(cè)視圖。
圖20是第二轉(zhuǎn)子零件的一部分的部分側(cè)視圖和部分縱向剖面圖。
圖21和22是如圖13所示一起組成發(fā)動機機殼的兩個半部分的端視圖。
圖23是容納發(fā)動機外燃燒室的結(jié)構(gòu)件的縱向部分。
圖24是第一和第二轉(zhuǎn)子零件互成各種角度的位置的簡圖，示出了圖11～23所示的四沖程內(nèi)料機在各沖程時的蓋住的和沒蓋住的出入口。
如前言所述，本發(fā)明的動力轉(zhuǎn)換機可以用在許多不同的場合，例如，用作一級或多級壓縮機、泵、氣動或水力發(fā)動機，或者用作內(nèi)燃機或類似的機器。本發(fā)明的動力轉(zhuǎn)換機或發(fā)動機可用在很多不同的場合并有很多不同的結(jié)合形式，本文不對所有這些實施例都作陳述。下面給出一個簡單的發(fā)動機裝置的例子，而在實踐中，很多能夠帶來顯著優(yōu)點的不同的結(jié)合都是可行的，例如，以串聯(lián)的形式安排動力轉(zhuǎn)換機或發(fā)動機或者以某些其他方式交互工作。
用作壓縮機的動力轉(zhuǎn)換機在圖1～10所示的第一實施例中，以用作壓縮機的極簡單的實施例闡述了本發(fā)明，但是，圖1～10中所說明的零件并不只限于用在壓縮機，原則上還可用在下面沒有介紹其具體例子的其它類型的機器。
按照本發(fā)明的第一實施例的動力轉(zhuǎn)換機一般包括一個機殼10、一個帶有第一轉(zhuǎn)子零件19～21和第二轉(zhuǎn)子零件33～35的轉(zhuǎn)子組件、一個靜止地裝在機殼內(nèi)的徑向在內(nèi)的導向機構(gòu)16，并由它對可轉(zhuǎn)動地安裝在一個獨立的轉(zhuǎn)動面上的導向件38起導向作用。導向件38強制地引導第二轉(zhuǎn)子零件33～35相對于獨立轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)子零件19～21而來回擺動。
圖1示出了一個帶有球形內(nèi)腔的球形機殼10。該機殼由兩半殼11和12組成，并且沿圖1、2和5中點劃線所示的橫向中心平面或徑向平面10a分開。這兩個半殼11和12分別帶有一安裝凸緣13和14，它們由一些安裝螺栓15a和安裝螺母15b連接在一起。圖中示出了帶有供安裝螺栓(未示出)用的安裝孔101的兩個機座100a和100b。
圖5中示出了上述轉(zhuǎn)換機的靜子10和16，而其轉(zhuǎn)子組件19～21，33～35則示于圖6～8中。圖2和4a中更詳細地示出了處在安裝狀態(tài)的靜子和轉(zhuǎn)子組件。上述第一轉(zhuǎn)子零件19～21和第二轉(zhuǎn)子零件33～35分別示于圖3和圖4中。
一個基本上是棒形的靜止導向機構(gòu)16永久固定在機殼的一半殼11上，它穿過球形殼體10中球形腔10b(參見圖2)并垂直于上述中心平面10a。并且如圖所示，它還從機殼的上端穿出機殼的球形腔體之外繼續(xù)沿軸向向上延伸一段距離。導向機構(gòu)16具有與轉(zhuǎn)軸17的轉(zhuǎn)動軸線17a相重合的縱向軸線16a。導向機構(gòu)16較厚的一端16b剛性地連接到繞體的一半殼11上，從而使導向機構(gòu)16與機殼的兩半殼11和12構(gòu)成了一個靜子組件。
在圖5所示的上面零件中，導向機構(gòu)16由下列幾部分組成上面是棒形部分16c，緊接著是球形的中間部分16d和進入下端較厚部分16b的下棒形部分16e，通過下端較厚部分16b使導向機構(gòu)與一半殼體11相連接。
在另一半殼體12中，轉(zhuǎn)軸17的軸向內(nèi)端17b可旋轉(zhuǎn)地裝在一個徑向內(nèi)轉(zhuǎn)動軸承18中。轉(zhuǎn)軸17的軸向相對的另一端17c的末端延伸到殼體10的外面，與一動力驅(qū)動機構(gòu)(未示出)相連接用來使轉(zhuǎn)軸17相對于殼體10和導向機構(gòu)16旋轉(zhuǎn)。
第一轉(zhuǎn)子零件19～21剛性地連接到轉(zhuǎn)軸17的內(nèi)端17b上，該轉(zhuǎn)子零件包括第一對活塞19和20，它們是剛性地連接到一個公共的中樞部分21上，上述第一轉(zhuǎn)子的組成零件19～21與轉(zhuǎn)軸17之間的連接是不能轉(zhuǎn)動的連接，而又是可轉(zhuǎn)動地安裝在與導向機構(gòu)16的軸向內(nèi)端16b相鄰的外軸承表面22、23和24和與導向機構(gòu)16的軸向外端16c相鄰的徑向外軸承表面25和26上。導向機構(gòu)16的外端16c朝上凸出進入轉(zhuǎn)軸17的內(nèi)端17b中，這樣，內(nèi)端17b是可轉(zhuǎn)動地、徑向在外地安裝到導向機構(gòu)16的外端16c上，并且是可轉(zhuǎn)動地、徑向在內(nèi)地安裝在殼體的一半12中的轉(zhuǎn)動軸承18中。
從圖3可以看出，活塞19、20和中樞部分21是沿由剖切線27分開的分割面分成兩半19a、20a、21a和19b、20b、21b的，因此，在殼體的一半12安裝到殼體的另一半11上之前，可以將上述的各兩半部分相對的安裝到導向機構(gòu)16上，并將其固定到殼體的一半殼11上。
活塞19和20的形狀是一拉長的球形扇形段。位于殼體10中央的中樞部分21的形狀是兩個軸向分開的圓柱形套筒21a和21b，并帶有中間間隙21c。套筒21a和21b占據(jù)了殼體10的約1/3的內(nèi)徑長度。上述套筒兩部分之間形成了一個中間球形腔體28(見圖2和圖4a)，用來接納導向機構(gòu)16的球形中間部分16d和一相關(guān)的環(huán)狀導向件38。導向件38帶有銷子39，銷子39通過轉(zhuǎn)子零件19-21中的上述間隙21c從導向機構(gòu)和球形腔體28中徑向向外延伸。
在中樞部分21的相對兩端各形成了分別帶圓柱形曲面31a、31b和32a、32b的凹入部分31和32(圖3)。
可分開的第二轉(zhuǎn)子零件33～35固定到第一轉(zhuǎn)子零件19～21上，詳見圖4。從圖2和圖4a可以看出，轉(zhuǎn)子零件19～21和31～35構(gòu)成了一個轉(zhuǎn)子組件。轉(zhuǎn)子零件33～35包括兩個活塞33和34以及中間的中樞部分35。與活塞19、20和中樞部分21相對應，活塞33、34和中樞部分35由一分割面(在圖4中表示為一剖切線37)分別分割成兩半33a、34a、35a和33b、34b、35b。但是，兩個半中樞部分35a、35b的分割使它們本身就形成一個接納第一轉(zhuǎn)子零件的兩半中樞部分21a和21b的腔。
在安裝時，首先將導向件(導向環(huán))38安裝到導向機構(gòu)16上。接著將第一轉(zhuǎn)子零件19～21的兩半從相對的兩側(cè)包在導向機構(gòu)16的周圍并安裝到殼體的下半部11上，同時與轉(zhuǎn)軸17牢固地、可轉(zhuǎn)動地結(jié)合在一起。然后，將第二轉(zhuǎn)子零件33～35裝到第一轉(zhuǎn)子零件19～21上。在實際操作中?？蓪⒌诙D(zhuǎn)子零件的一半33a、34a、35a相應地安裝到第一轉(zhuǎn)子零件的一半19a、20a、21a上，而第二轉(zhuǎn)子零件的另一半33b、34b、35b則相應地沿長度方向移進到與第一轉(zhuǎn)子零件相應的另一半19b、20b、21b相連接。
環(huán)形導向件38分成兩個部分38a、38b，如圖4所示。導向件38帶有兩個銷子39，它們徑向向外伸出，并且分別固定在兩個半環(huán)38a、38b上。銷子相對的另一端可轉(zhuǎn)動地安裝到在第二轉(zhuǎn)子零件33～35的兩個分開的活塞零件33、34中構(gòu)成轉(zhuǎn)動軸承的相應的孔中。導向環(huán)38可轉(zhuǎn)動地安裝在導向機構(gòu)16的球形部分16d中的凹槽41內(nèi)，并且一起裝入由第一轉(zhuǎn)子零件的中樞部分的套筒21a和21b形成的球形腔28中，如圖4a所示。用點劃線41a表示的環(huán)形槽41的中央主平面和與導向機構(gòu)16的中心軸16a成直角的平面10a夾一角度V。
在所示的實施例中，角V示為30°，但在實踐中，它可以根據(jù)需要改為大于或小于30°角。當角V選為例如30°角時，在每一沖程內(nèi)，第二對活塞可相對于第一對活塞移動60°角。如果將活塞做得薄些，例如一個為45°角，那么，在每一沖程里，第二對活塞中的每一活塞可相對于第一對活塞移動90°角?；钊男螤羁梢允乔驙钌刃味危部梢允蔷哂信c機殼的球形內(nèi)表面相適應的球形外表面的任一形狀。
從圖2可以看出，轉(zhuǎn)子零件19-21和33～35構(gòu)成了一個轉(zhuǎn)子組件，該組件可以繞轉(zhuǎn)軸17的軸線17a相對于安裝在殼體10內(nèi)且?guī)в袑驒C構(gòu)16的靜子組件而轉(zhuǎn)動。
第二轉(zhuǎn)子零件33～35被強制繞樞軸線35c相對于第一轉(zhuǎn)子零件19～21作往復的擺動。上述樞軸線35c從中心穿過第二轉(zhuǎn)子零件33～35的中樞部分35a、35b并與在腔10b的中心與該軸線成直角的轉(zhuǎn)軸17的軸線17a相交。由于靜止導向機構(gòu)16中環(huán)形槽41對導向環(huán)38在平面41a中的強制導向作用，導向環(huán)38在相對于導向機構(gòu)16的一個獨立轉(zhuǎn)動軌道上旋轉(zhuǎn)，也就是說，它是在一個與垂直于轉(zhuǎn)動軸線17a的第一轉(zhuǎn)子零件19～21的轉(zhuǎn)動平面相傾斜的平面41a中轉(zhuǎn)動。導向環(huán)38的銷子39相對于活塞33、34而來回轉(zhuǎn)動，因此，第二轉(zhuǎn)子零件33～35被強制繞樞軸線35c來回擺動，與此同時，第一轉(zhuǎn)子零件19～21(和第二轉(zhuǎn)子零件33～35)繞轉(zhuǎn)軸17的轉(zhuǎn)動軸線17a轉(zhuǎn)動。
壓縮機的工作室如圖2和6～10所示，形成了兩對工作室42、43和44、45，也就是說，在活塞19和20的每一側(cè)和活塞33、34的每一側(cè)分別形成一對工作室。為了更好地了解活塞的工作方式，將活塞19、20視為相對于活塞33、34是靜止的?？梢钥闯?，只是活塞33、34擺動，并且，由于活塞33、34相對于活塞19、20移動，結(jié)果就使上述工作室膨脹或壓縮。雖然，活塞19、20和活塞33、34繞轉(zhuǎn)軸17的軸線17a的轉(zhuǎn)動是同步的，但是，活塞19、20是在與轉(zhuǎn)軸17的軸線17a相垂直的徑向平面中轉(zhuǎn)動，而活塞33、34是在與軸線17a相傾斜的徑向平面上轉(zhuǎn)動?；钊?3、34來回擺動時，不會在其極限位置上發(fā)生普通的反向移動，而是在上述空間內(nèi)連續(xù)來回轉(zhuǎn)動并且沒有死點。
從圖5中可以看出，殼體10和導向機構(gòu)16構(gòu)成了一個靜子組件。第一轉(zhuǎn)子零件19～21可轉(zhuǎn)動地安裝在帶有軸線17a的導向機構(gòu)16上，而第二轉(zhuǎn)子零件33～35則可擺動地安裝在帶有軸線35c的第一轉(zhuǎn)子零件19～21上，并且可擺動地連接到可轉(zhuǎn)動地安裝在導向機構(gòu)16上的導向環(huán)38上。第二轉(zhuǎn)子零件33-35相對于第一轉(zhuǎn)子零件的強制擺動當然是通過處于導向機構(gòu)16的球形部分16d中傾斜的導向槽41進行導向的。
圖6～8示出了在活塞33、34相對于活塞19、20的三種不同擺動狀態(tài)下，活塞19、20和活塞33、34的位置。在圖6和9所示的第一種狀態(tài)下，側(cè)視圖6和頂視圖9中所示的工作室42、43具有最大值，而工作室44、45則為最小值。在圖7和圖10所示的第二種狀態(tài)，即中間狀態(tài)下，從圖7的透視圖和圖10的頂視圖10中可以清楚地看到上述的活塞，并且此時的工作室42～45具有相應較大的體積。圖8示出了活塞的第三種狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，工作室44、45的體積最大，而工作室42、43的體積最小。當轉(zhuǎn)子組件繞軸線17a完成一半轉(zhuǎn)動時，活塞在第一沖程里被強制地經(jīng)過如上所述的三種狀態(tài)(如圖6～8所示)，而當轉(zhuǎn)子組件進一步繞軸線17a完成另一半轉(zhuǎn)動時，活塞則以相反的順序經(jīng)過相應的三個狀態(tài)。顯然，四個工作室42-45中的每一個，在轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)過一整周時，都經(jīng)過了兩個連續(xù)的沖程，并且，轉(zhuǎn)子組件每轉(zhuǎn)一周，相應于四個工作室體積的體積單元被排空和被充滿。
上述工作室42～45的充滿和排空是通過兩對入口46(在圖9和10僅用虛線示出了其中的一個)和兩對出口47并由與出口和入口分別相連的排氣管48和進氣管49(圖1)來實現(xiàn)的。當然，在每個半殼體11和12上也可只帶一個入口和一個出口，并且，對于位于活塞19和20的每一側(cè)的每對工作室也當然可以使用一個共同的入口和一個共同的出口。在圖9和圖10中示出了兩個四邊形的內(nèi)孔46a、47a，它們與腔10b和圓形外孔46b、47b相通，而孔46b、47b又與管子48、49相通。在所示的實施例中，所有的孔46和47在圖6和圖8中所示的活塞的極限位置上可打開和關(guān)閉。并且在圖7所示的中間位置上都沒有完全關(guān)閉。當然，在實踐中它可加工成所需的尺寸和形狀，并且可按要求布置所有的孔，使它們在整個沖程中或在每一沖程的一定時間里保持打開狀態(tài)。
如圖2所示，活塞33、34表面上的密封件52徑向在里并且面對轉(zhuǎn)子零件19～21的中樞部分21，位于活塞33、34表面上的密封件53則徑向在外并面對殼體10的內(nèi)表面。如圖2所示，活塞19、20表面上的相應的密封件50是徑向在外的。在圖3中，密封環(huán)51是位于中樞部分21的徑向表面上的。只要能使轉(zhuǎn)子零件間的每一轉(zhuǎn)子零件與殼體10間獲得有效的密封，也可采用相對簡單的密封方法。
這里雖沒有說明，但是，通過導向機構(gòu)16和轉(zhuǎn)軸17將循環(huán)潤滑介質(zhì)和冷卻介質(zhì)分別送到每個轉(zhuǎn)子零件上是有可能使轉(zhuǎn)子組件得到有效的潤滑和冷卻的。
用作內(nèi)燃機的動力轉(zhuǎn)換機下面說明一個特別適用于在內(nèi)燃機中使用的實施例，但是，對內(nèi)燃機中轉(zhuǎn)子所闡述的同樣的設(shè)計也可用于其它類型的機器，例如泵、壓縮機之類的機器中的轉(zhuǎn)子，這點不再專門說明。最主要的不同在于機殼要適應不同的用途，而在不同的用途中都可使用相同的轉(zhuǎn)子組件。在內(nèi)燃機用的轉(zhuǎn)子組件中，當然，其轉(zhuǎn)子零件可進行表面處理或特殊加工，諸如它們可以通過施加陶瓷涂層而使其特別耐熱和隔熱，而轉(zhuǎn)子零件的這種表面處理或這些特殊的制造方法對于其他類型的機器來說，不是絕對需要的。
圖11～24示出了本發(fā)明的轉(zhuǎn)換機用作內(nèi)燃機的第二種實施例。更準確地說，圖中示出了一種帶有外燃燒室的四沖程雙動式的內(nèi)燃機。
另一方面，也可使用帶有一個內(nèi)燃燒室的相應的發(fā)動機，這里沒有例舉其具體的實施例。
它也可用于其它類型的內(nèi)燃機(雖然沒有示出其具體的實施例)，這種內(nèi)燃機可用作例如帶有外部或內(nèi)部燃燒室的雙沖程單動式的發(fā)動機(本專利沒有示出它的任何例子)。
圖13示出了一個發(fā)動機機殼110，它包括沿橫向中央平面110a分開的兩個半殼體111和112。在每個半殼體上分別帶有安裝凸緣113和114，它們用一些安裝螺栓115連接起來。
發(fā)動機機殼110的外部帶有冷卻用的散熱片105。機匣106包圍在發(fā)動機殼體110的外面，因此，在發(fā)動機殼體110與機匣106間形成了兩個分開的冷卻水室107，用于分別循環(huán)每一冷卻水室中的冷卻水。冷卻水的循環(huán)方法如圖12中箭頭108所示，箭頭108a表示冷卻水的入口，箭頭108b表示冷卻水的出口。冷卻水機匣的兩個部分106a和106b由螺釘108c固定到發(fā)動機機殼110的凸緣113和114上，并由螺釘108d固定到發(fā)動機機殼110的與凸緣相對的端部上。圖13中109是安裝支架，用以使發(fā)動機水平地安裝到一個底座上。
在圖11中，與進氣噴嘴161a相連的是一支抽氣管166，它分別與轉(zhuǎn)子零件124的外表面和發(fā)動機機殼兩個半殼111和112的內(nèi)表面間形成的區(qū)域167和168相通(見圖13)，轉(zhuǎn)子零件124直徑最小，而發(fā)動機機殼的兩個半殼111和112的內(nèi)表面。直徑也最小。因此有可能用本來就知道的方法通過進氣口將不希望的殘留氣體排出發(fā)動機機殼腔體的外面，而不使殘留氣體與轉(zhuǎn)子組件內(nèi)的潤滑系統(tǒng)相接觸。
從圖13中可以看出，在發(fā)動機的端部支承構(gòu)成靜子的導向機構(gòu)116的地方，連接有一供油管169和兩個回油管170、171，以便通過靜止導向機構(gòu)116將潤滑油分配到導向槽118和轉(zhuǎn)子組件124、125內(nèi)包圍導向機構(gòu)116的轉(zhuǎn)動零件上。
圖13以組裝狀態(tài)示出發(fā)動機中最重要的零件。為了更清楚起見，有些零件已卸掉。這些最重要的零件的更詳細的細節(jié)示于圖14～23中。下面交叉參考圖13的總圖和圖14～23的細節(jié)圖說明各重要的零件。
轉(zhuǎn)子組件的導向機構(gòu)在圖13中所示的發(fā)動機殼體110的左端，固定有一個長的導向機構(gòu)116，它穿過發(fā)動機殼體110中的球形腔110b，并垂直于中央平面110a。導向機構(gòu)116具有縱長軸線116a(也可參見圖14)，該軸線與轉(zhuǎn)軸117(即發(fā)動機的驅(qū)動軸)的轉(zhuǎn)動軸線117a重合，導向機構(gòu)116的末端安裝在轉(zhuǎn)軸117的左端117b中的孔117c內(nèi)。轉(zhuǎn)軸117的孔117c中有一軸承導管117c′，用于在左邊支承導向機構(gòu)116的末端部分116c，見圖13。上述的導向機構(gòu)116的左端116c插入并由轉(zhuǎn)軸117的下端所包圍。
通過導向機構(gòu)116中的鍵槽116d和由螺栓112d固定在機殼部分112上的端蓋112a中的相應鍵槽(未示出)以及另外的相應鍵槽(未示出)，使導向機構(gòu)116永久的固定在殼體112中。因此，導向機構(gòu)116與發(fā)動機殼體組成了一個靜子組件(見圖14)。轉(zhuǎn)子124、125安裝在靜子組件上并包圍在導向機構(gòu)116的周圍且位于發(fā)動機殼體的球形腔110b中，下面將詳細說明之。
圖14所示的導向機構(gòu)116帶有一下棒形部分116e，和一上棒形部分116c，在下棒形部分的大約中點的地方，帶有一形成制動器的環(huán)形圈116f。此外，在導向機構(gòu)上，帶有一球形的中樞部分116g，在116g上有環(huán)形槽118。環(huán)形槽118是燕尾形截面的，并且位于點劃線118a所示的平面內(nèi)，該平面與剖切線110a成一角度V。在導向槽118中裝有一導向零件-導向環(huán)119。導向環(huán)119沿通過軸116b的一個平面分成兩個部分(圖14a)，因此可裝入導向槽118中。在所示的實施例中，導向環(huán)119位于兩個獨立的軸承導管119b和119c之間。導向環(huán)119在徑向相對的兩側(cè)上有孔119a，形成了徑向向外開口的支承軸承，用來接納從構(gòu)成導向機構(gòu)的連接機構(gòu)121徑向向里伸出的相應銷子120(見圖16和20)。上述連接機構(gòu)121包含在第二轉(zhuǎn)子零件125中，下面將詳細說明。上述第一轉(zhuǎn)子零件124和上述第二轉(zhuǎn)子零件125以及上述的導向環(huán)119一起組成一個普通的轉(zhuǎn)子組件。
轉(zhuǎn)子組件和導向機構(gòu)間的連接圖15示出了在連接機構(gòu)121中的導向機構(gòu)116和有關(guān)的導向零件或?qū)颦h(huán)119的安裝方法。連接機構(gòu)121由兩個半部分121a和121b組成，圖15中只示出了其中的一半121a，另一半121b則示于圖13和圖16中。導向機構(gòu)116的球形中樞部分116g包在兩個半部分121a、121b內(nèi)部的相應的球形凹入部分(未示出)中，而其分開的兩個端塊123a和123b的末端則從連接機構(gòu)121相對的兩側(cè)插入并由安裝螺釘122固定到兩個半部分121a和121b上(見圖13)，螺釘122在圖15中的右側(cè)用點劃線表示。在圖15中，一個端塊123a固定在連接機構(gòu)121上，而另一端塊123b則很容易放入上述的兩個半部分121a和121b之間(為了清楚起見，圖15中設(shè)有示出半部分121b，而121b是與另一半部分121a組裝在一起的它們分別和兩個端塊123a、123b相連接。端塊123a、123b形成了如圖中虛線123d′所示的球形彎曲內(nèi)表面。端塊123a和123b每個都帶有一個端銷123a′、123b′。
如圖13所示，端銷123a′、123b′通過間隔套126和如鍵槽126′所示的中間鍵與轉(zhuǎn)子零件125剛性連接。
圖16示出了安裝在導向機構(gòu)116和導向環(huán)119周圍的連接機構(gòu)121，連接機構(gòu)121通過端塊123a、123b相對于導向機構(gòu)116的中樞部分而鎖緊，而端塊123a、123b則用螺釘固定到連接機構(gòu)121的兩個相對部分121a、121b上。借助如圖16所示的連接機構(gòu)121中的凹入部分121c、121d，使連接機構(gòu)121可以繞延伸穿過銷123a′、123b′的軸線123′沿一定的弧段來回擺動。由于連接機構(gòu)121構(gòu)成了導向環(huán)119和第二轉(zhuǎn)子零件125間的連接機構(gòu)，所以連接機構(gòu)121就和轉(zhuǎn)子零件125本身一起繞轉(zhuǎn)軸117a轉(zhuǎn)動。結(jié)果，就強制導向環(huán)119繞一垂直于平面118a的軸線116b(圖13和14a)轉(zhuǎn)動，因為有銷子將連接機構(gòu)121和導向環(huán)119連接起來，故連接機構(gòu)121除了繞軸線117a轉(zhuǎn)動外，還發(fā)生了繞軸線123′的附加擺動。這一擺動又通過連接機構(gòu)121的端銷123a、123b傳給轉(zhuǎn)子零件125，使轉(zhuǎn)子零件125相對于轉(zhuǎn)子零件124作相應的強制擺動。正如下面將要詳細說明的一樣，與此同時，零件121、124、125一起繞轉(zhuǎn)動軸線117a轉(zhuǎn)動。
轉(zhuǎn)子組件的第一轉(zhuǎn)子零件圖16是一分解圖，示出了零件116，119和121是怎樣以封閉的方式裝入第一轉(zhuǎn)子零件124的兩半殼體124a、124b間的。
圖17示出了裝配成組成殼體的一轉(zhuǎn)子零件124的兩個殼體部分124a、124b。轉(zhuǎn)子零件124具有與轉(zhuǎn)軸117的轉(zhuǎn)動軸線17a相重合的主軸線124′，因此殼體或轉(zhuǎn)子零件124的運動與發(fā)動機轉(zhuǎn)軸117相同，并與它一起運動。
第一轉(zhuǎn)子零件，也就是殼體124，由圖16所示的上端套筒部分124d(圖16)所封閉，并且轉(zhuǎn)軸117的下端通過一安裝縫124e剛性的連接到殼體124上(見圖13)，這樣，殼體124是不可轉(zhuǎn)動地與轉(zhuǎn)軸117相連。圖中示出了發(fā)動機殼體的一半111和轉(zhuǎn)軸117間的迷宮式密封117e;兩個封環(huán)(徑向組合環(huán))117f、117g;在轉(zhuǎn)軸117和軸承蓋110′間的帶軸承導管117h′的中間軸承環(huán)117h;以及一個相關(guān)的端蓋110″。相應地，在殼體124的套筒形端部124g上有一個端蓋116i，用來卡住密封環(huán)(徑向組合環(huán))124i。在殼體124的第一凹槽中，有一個密封環(huán)(徑向組合環(huán))124i，而在第二凹槽中，則有兩個止推軸承124k，它們各位于環(huán)形圈部分116f的兩側(cè)(見圖12和圖13)。116m示出了一個用以支承導向機構(gòu)116的軸承導座。圖中還示出了在殼體的一半112和殼體110上的端蓋112a中的端蓋116i間的迷宮式密封116h。
轉(zhuǎn)子組件的第二轉(zhuǎn)子零件圖17示出了兩個端塊125a、125b，它們連在一起(和連接機構(gòu)121結(jié)合在一起)形成相關(guān)的轉(zhuǎn)子零件125，并且它們是從相對的兩側(cè)放入殼體124的。
如圖16的上圖的殼體部分124a和圖16的下圖的殼體部分124b所揭示的第二轉(zhuǎn)子零件124帶有套筒形中樞部分124t，在它的外面安裝了第二轉(zhuǎn)子零件125的活塞135、136，在它的里面，安裝了連接機構(gòu)121。
圖18示出了由圖中點劃線125c所示的普通安裝螺釘通過重疊的狹長部分125d、125e將兩個端塊125a、125b組裝成相關(guān)的轉(zhuǎn)子零件125。狹長部分125d、125e的端部向軸線方向延長到球形部分125a″、125b″的互相對著的側(cè)邊上。軸向的狹長部分125a′、125b′延伸到狹長部分125d、125e間。圖19示出了由一端看去的端塊125a(與端塊125b相對應)。圖中示出了密封環(huán)125a″和對應的密封環(huán)129(也可見圖13)，密封環(huán)125a″用以密封對著發(fā)動機殼體的球形內(nèi)壁的轉(zhuǎn)子組件的端塊125a、125b(在腔體110b內(nèi))，密封環(huán)129用于密封對著發(fā)動機殼體的球形內(nèi)壁的殼體124。
為了如圖17-18所示那樣組裝端塊125a、125b，將端塊125a、125b的相對著的端部凸緣125a′、125b′放入連接機構(gòu)121中相應的凹入部分124p、124r中。在端部凸緣125a′、125b′上的相應密封槽里，放入兩個分開的密封環(huán)129，如圖13中粗黑線所示。密封環(huán)129在第一轉(zhuǎn)子零件124的兩個相對的活塞組成部分的縱軸方向連續(xù)延伸并且有一環(huán)狀部分進入對著端部凸緣125a′、125b′的中間區(qū)域。從圖13可以看出，在125a″處示出了三個密封環(huán)(也可參見圖19)，它們互相平行，并且繞過第二轉(zhuǎn)子零件125的整個周邊。密封環(huán)125a″和129設(shè)計成帶有較大的T形橫截面，它裝入相應的T形槽中，并且其T形的橫棒放入槽底。工作時，由于離心力的作用，密封環(huán)總是力圖壓到發(fā)動機殼體的內(nèi)壁并且受到磨損，從而保證了有效地密封配合而零件間沒有任何顯著的摩擦。在端塊125a、125b內(nèi)(見圖13)，套筒型軸承126與鍵126′相配合，因此，如上所述，連接機構(gòu)121的銷子123a、123b就能夠剛性地與端塊125a、125b相連接。如上所述，由于鍵126′使轉(zhuǎn)子零件121、125獲得了相關(guān)的剛性連接，因此，它們能夠一起作相對于轉(zhuǎn)子零件124的轉(zhuǎn)動。在套筒形樞軸承126的外面，有一個環(huán)形保護蓋127，它位于殼體部分124a、124b和端塊125a、125b之間，并且軸向向內(nèi)。一個帶有有關(guān)的軸承導座128′的轉(zhuǎn)動軸承128和一個密封環(huán)(徑向組合環(huán))128″分別位于保護蓋127和轉(zhuǎn)動軸承128以及分開的端塊125a、125b和殼體124之間。圖13中還示出了組裝殼體部分124a和124b的安裝孔130。
通過一個比較簡單的密封系統(tǒng)，可以建立起互相可移動的轉(zhuǎn)子零件124，125間(和/或轉(zhuǎn)子零件124、125和發(fā)動機殼體的球形內(nèi)表面間)的有效密封，因此，正如下面將要詳述的一樣，導向機構(gòu)116和相關(guān)的導向件(導向環(huán))119以及與其相連的連接機構(gòu)121被徑向的密封在發(fā)動機的轉(zhuǎn)子零件124、125和有關(guān)的工作室131～134內(nèi)。
圖18從一個側(cè)面示出了轉(zhuǎn)子零件124、125。圖19示出了繞轉(zhuǎn)動軸線117a轉(zhuǎn)過90°角的轉(zhuǎn)子零件124、125。轉(zhuǎn)子零件125帶有兩個徑向相對的活塞135、136，這兩個活塞分別帶有相對的活塞表面135a、135b和136a、136b。一起繞軸線135′(見圖18)相對于殼體124而運動的活塞135、136的兩端帶有凸出部分125d、125e，這兩個凸出部分125d，125e互相重疊而形成一狹長部位(圖9是活塞135、136的端視圖)。
轉(zhuǎn)子組件的活塞如圖19所示，活塞135、136以來回擺動的方式分別以離開和向著上活塞137的相對表面137a，137b以及離開和向著下活塞138的相對表面138a、138b相對于轉(zhuǎn)子零件124而運動，且工作室限定在圖中表示發(fā)動機殼體內(nèi)壁的虛線之內(nèi)。第一上工作室131和第一下工作室132位于活塞137、138和活塞135之間，而第二下工作室133和第二上工作室134則位于活塞137、138和活塞136之間。
由于導向機構(gòu)116的導向環(huán)119和連接機構(gòu)121間有銷子連接以及連接機構(gòu)121和轉(zhuǎn)子零件125間有連接銷123a、123b，故上述轉(zhuǎn)動的結(jié)果，使轉(zhuǎn)子零件125進行相對于靜止導向機構(gòu)116和轉(zhuǎn)子零件124的強制擺動。更準確地說，導向環(huán)119在導向機構(gòu)116中的相關(guān)的導向槽118內(nèi)沿平面118a進行強制的轉(zhuǎn)動(圖14)與此同時，連接機構(gòu)121與轉(zhuǎn)子零件125一起繞軸線117a轉(zhuǎn)動，導向環(huán)119通過連接機構(gòu)121強迫轉(zhuǎn)子零件125繞軸線123′擺動。相應地活塞135、136在活塞137、138間來回擺動，交替地增加工作室131、133的體積，減少工作室132，134的體積，反之亦然。
在轉(zhuǎn)子零件124、125繞軸線117a旋轉(zhuǎn)一周的時間里，每個工作室131、133充滿和排空一次，同時每個工作室132、134也相應地排空和充滿一次，也就是說，每個工作室在每一周內(nèi)要完成一次完整的排空和充滿循環(huán)。換句話說，當轉(zhuǎn)換機設(shè)計用作一個四沖程內(nèi)燃機時，四個工作室131～134在這種情況下是同時地且成對地完成各自的一對沖程，也就是，對于第一對工作室是1)吸入沖程和2)壓縮沖程;對于第二對工作室是3)燃燒沖程和4)排出沖程。
在一次連續(xù)的循環(huán)里，每一對工作室131、132和133、134依次各自進行兩個連續(xù)的沖程。
外接室/外燃燒室圖12示出了一個外接室，更精確地說，是一個連在一起的燃燒室150，下面參考圖23進行詳細說明。雖然下面只參照本發(fā)明的最佳實施例來說明帶有外燃燒室150的發(fā)動機，但是本發(fā)明并不只限制使用這種外燃燒室。當工作室設(shè)置在腔110b中位于一定的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的相應位置時，也可以在實際發(fā)動機的腔110b中，也就是發(fā)動機腔110b中的各個工作室中進行燃燒(盡管圖中沒有詳細表明)。在后一種情況下，室150只用作外接室，并且在實際發(fā)動機中，可以是一根位于殼體內(nèi)的導管。連接室通常是指連接一對工作室和另一對工作室的連接管，這樣，在一對工作室中的兩個沖程能與另一對工作室中的下兩個沖程相連接。
也可以提供一個沒有上述連接室的四沖程內(nèi)燃機，盡管本文沒有對這種實施例進行說明。
從圖23可以看出，燃燒室150是一個獨立的結(jié)構(gòu)部件150a，它可做成由兩個半部150a′和150a″組成的獨立裝置，并且可單獨安裝到發(fā)動機機殼外面并位于機匣106(圖23未示出)的外側(cè)。通過延伸穿過機匣的連接機構(gòu)150d和150e以及安裝螺釘150d′和150e′，可將結(jié)構(gòu)部件150a直接裝到發(fā)動機機殼110上，使燃燒室150與進出口162和163相通。
在另一種情況下，燃燒發(fā)生在工作腔110b內(nèi)，上述的結(jié)構(gòu)部件150a形成了兩個工作室(分別為壓縮室和燃燒室)間的連接機構(gòu)。結(jié)構(gòu)部件150a(見圖12)的兩個半部分150a′，150a″由安裝螺栓150b連在一起，并由安裝螺栓150d′和150e′固定到發(fā)動機機殼110上。
圖23是兩半結(jié)構(gòu)部件150a′～150a″的剖視圖，在它們的內(nèi)壁(也可按要求在外壁)涂上耐熱和隔熱陶瓷涂層(方法未示出)，這樣，燃燒室就可以保持在最佳的高溫下從而保證在高溫下的最佳燃燒。同時，也可防止燃燒室的熱量分別流失到周圍環(huán)境和機匣中的冷卻水中。
在結(jié)構(gòu)部件150a的外部分150a″中約在其中心處，有一點火套筒150f，用來安裝點火機構(gòu)(點火塞)150f′，也可以采用白熾管或類似的點火機構(gòu)(例如狄塞爾或半狄塞爾發(fā)動機)(盡管本專利對這種機構(gòu)沒作專門說明)。在燃燒室150相對的兩端，形成了入口噴嘴150g和150h，用來按箭頭150g′和150h′的相對方向朝著點火機構(gòu)150f′向燃燒室150供應燃料，即分別以與壓縮空氣/加壓氣體的流動方向(如圖箭頭150′所示)相同和相反的方向供給燃料。
圖23簡單的示出了燃燒室150(作為一個例子)，并且燃料噴嘴150g、150h以及點火機構(gòu)150f′的位置分別都可隨意進行變化，這里無需特別舉例說明。例如可以隨意地將兩個(或不同數(shù)目的)燃料噴嘴置于點火機構(gòu)150f′相同的一側(cè)上，例如從燃燒室相對的兩側(cè)供給燃料或任選一側(cè)以與供給燃燒室的壓縮空氣流相同的方向供給燃料。
在圖23所示的實施例中，燃燒室的橫截面沿整個縱向基本上是一致的，但是，也可順意使橫截面積由燃燒室的一端向另一端逐漸增加，如圖24所示。
也可以將發(fā)動機機殼做成向里凹入的，這樣，燃燒室就可直接放入發(fā)動機機殼中，從而使壓力介質(zhì)在燃燒室流動的路線盡可能縮短。
在所示的實施例中，燃燒室的體積約為發(fā)動機四個工作室中每一個的體積的1/12，當壓縮空氣從工作室噴入燃燒室時，在燃燒室中被壓縮到1/12。按照要求也可采用其他的壓縮比而改變?nèi)紵业捏w積。
發(fā)動機機殼中的出入口圖21和22是發(fā)動機機殼110在發(fā)動機機殼的軸線上看的兩個相對的端視圖，即，圖21是從發(fā)動機機殼的一半111和轉(zhuǎn)軸117的一側(cè)看的端視圖，而圖22是從發(fā)動機機殼的另一半112和靜子零件116看的端視圖。
圖22示出了四邊形的第一個口161，它構(gòu)成了從發(fā)動機外側(cè)上的進氣口161a到發(fā)動機腔體110b的入口，而大致上是矩形的第二個口162則構(gòu)成了從發(fā)動機腔體110b到燃燒室150入口側(cè)的出口。
圖21示出了基本上呈三角形的第三個口163，它構(gòu)成了從燃燒室150到發(fā)動機腔體110b的入口。圖21也示出了基本上呈梯形的第四個口164，它構(gòu)成了從發(fā)動機腔體110b到位于發(fā)動機外面的排氣口164a的出口(如圖11所示)。
發(fā)動機工作狀況圖24的A1～A3、B1～B3、C1～C3、D1～D3和E1～E3分別示出五個不同的轉(zhuǎn)動位置，這些位置對應于轉(zhuǎn)子組件的第一轉(zhuǎn)子零件和第二轉(zhuǎn)子零件相對于靜子組件(導向機構(gòu)116和機殼110)的位置(位置A為0°，位置B為60°，位置C為90°位置D為135°，和位置E為180°)。圖A1～E1的轉(zhuǎn)動方向為順時針，而圖A3～E3的轉(zhuǎn)動方向為反時針。為了更清楚起見，靜子組件未畫出，其中，只通過燃燒室150和出入口161～164(虛線畫出)來說明上述情況，在各圖A1～E3中，靜子組件(機殼110和導向機構(gòu)116)都處于一種同樣的位置，同時，圖A1、B1、C1、D1、E1和A3、B3、C3、D3、E3中出入口分別標為161～164，而圖A2、B2、C2D2、E2中的燃燒室分別標為150。為了使零件彼此區(qū)分清在第一轉(zhuǎn)子零件的球形端面畫上陰影線。
圖A1、B1、C1、D1、E1示出從其端部沿軸向所看到的轉(zhuǎn)子組件124、125，還示出驅(qū)動軸117，而圖A3、B3C3、D3、E3則從相對端(即從示出靜子116的端部)沿軸向表示出來，圖A2、B2、C2、D2、E2則示出沿側(cè)向看到的轉(zhuǎn)子組件124、125。
圖A1～A3示出轉(zhuǎn)子組件在活塞處在一個極限位置時在0°位置下轉(zhuǎn)子零件125的活塞135、136，而圖C1～C3示出轉(zhuǎn)子組件在活塞處在中間位置時在90°位置下的活塞135，136，圖E1～E3示出轉(zhuǎn)子組件在活塞135，136的另一極限位置時在180°位置的活塞135、136(與圖A1～A3的位置是相對應的，差別只在于活塞135、136已改變位置)。
在轉(zhuǎn)子組件通過又一個60°的轉(zhuǎn)動(到240°位置)和通過又一個30°的轉(zhuǎn)動(到270°位置)和通過又一個90°的轉(zhuǎn)動(到360°位置)的連續(xù)轉(zhuǎn)動中，活塞相應地處在圖B1～B3、圖C1～C3和A1～A3所示的位置。換言之，對于轉(zhuǎn)子組件124、125的每一個(360°)轉(zhuǎn)動，每個活塞135、136就在它們的兩個極限位置(如圖A1～A3和E1～E3所示)之間進行一次來回搖擺運動(90°+90°的擺動)。
從圖A2～E2可以看出，工作室(位于活塞135的右邊和后邊，如圖A2所示。)在轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)過前半轉(zhuǎn)(180°轉(zhuǎn)動，即90°擺動)后便從最小體積膨脹到最大體積，然后就處于圖E2所示活塞135的左邊位置并和向下對著轉(zhuǎn)子組件的側(cè)面。但是在轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動下半轉(zhuǎn)時(180°轉(zhuǎn)動，即90°擺動)，上述工作室就被轉(zhuǎn)動，所以，這就相應地表示出在活塞的左邊位置，但然后又表示在向上對著轉(zhuǎn)子組件側(cè)面的位置。
每個工作室將依次分別進行相應的和附加的運動。第一對工作室(即位于活塞135兩邊的兩個工作室)和第二對工作室(即位于活塞136兩邊的兩個工作室)成對地進行附加的運動?；钊?35一邊的工作室和活塞136對應的一邊的工作室加入工作循環(huán)的前兩階段，相應地，活塞135、136的另兩個工作室則加入工作循環(huán)的后兩階段。在此情況下，一對工作室與出入口161、162配合。而另一對工作室則與另一對出入口163、164配合。
在0°位置(以及180°和360°位置)時全部出入口161～164都被第一轉(zhuǎn)子零件124的球形周邊表面蓋住(示于圖A1和A3的端面)如圖A3～E所示，空氣入口161相對于極限位置A3和E3之間的區(qū)域內(nèi)的第一工作室完全地或部分地被打開(見位置B3、C3、D3)，并且，僅在極限位置E3和A3才被關(guān)閉。如圖A3～E3所見，構(gòu)成對燃燒室150的排氣口162僅由示于圖D3～E3的位置之間區(qū)域內(nèi)的第一轉(zhuǎn)子零件124的凹口162a(162b)所打開。
如圖A1～E1所示，排出口164相應地在圖A1和E1的位置之間的區(qū)域(見圖B1～D1)被打開，并且僅在圖A1和E1所示的極限位置才關(guān)閉。但是，出入口163僅僅在圖A1和D1所示位置之間區(qū)域內(nèi)才打開，在圖A1、D1和E1所示位置則關(guān)閉。
活塞135、136的擺動掃過球形部分之間的腔體110b的中部環(huán)形扇形段，而上述球形部分被活塞137，138在旋轉(zhuǎn)運動時掠過。
出入口162與兩個相應地與位于第一轉(zhuǎn)子零件的一個活塞形成的端部上的凹口162a和162b(也可見圖16a)相配合。更準確地說，這些凹口部分地在活塞表面本身延伸，又部分地在球形端部表面延伸。因此出入口162直接由第一轉(zhuǎn)子零件的球形端部表面內(nèi)的凹口162a和162b的周邊來控制，也就是說，出入口162受凹口162a、162b所示的工作活塞組成的一個閥體所控制。但是其他出入口161、163和164的開啟則由第一轉(zhuǎn)子零件的單獨的球形端部表面的周邊來控制。
如圖A1和A3所示，活塞137、138在縱向比橫向大，這一點可用來對出入口161～164進行必要的控制，在圖A1～A3和E1～E3，即在0°、180°和360°位置，全部出入口都被活塞137、138蓋住，在圖B1～B3，出入口161、163、164的大部分相應地向著各自的三個工作室打開，而在圖C1～C3出入口161、163、164整個地向各自的三個工作室打開。然而，在圖D1～D3，出入口161，164部分地關(guān)閉，而出入口163(以及出入口162)則分別被活塞137和138完全蓋住。在D1～D3位置與E1～E3位置之間(轉(zhuǎn)動45°角)，如上所述、出入口162是敞開的。
更準確地說，轉(zhuǎn)子組件轉(zhuǎn)動一個180°角時，無論進氣口161和排氣口164都或多或少地處于開啟狀態(tài)(在0°、180°和360°位置僅蓋住一個小角度)。只是在0°、180°和360°位置，出入口161、164才完全關(guān)閉。這意味著可以得到出入口161，164的最適宜的開啟時間，另外也可以采用最合適的出入口161、164的開口程度。
但是，從發(fā)動機腔體110b至燃燒室150的出入口162的橫截面積比出入口161小，它在通過一個比161小一些的轉(zhuǎn)動角(轉(zhuǎn)動180°角的45°)就處于完全的或部分的開啟狀態(tài)。
但是，出入口163在通過一個稍大的轉(zhuǎn)動角(轉(zhuǎn)動180°角的135°)卻保持開啟狀態(tài)，并且其橫截面積比出入口162大。它只在出入口162關(guān)閉后才打開，反之亦然。
從上面所述可見，每個工作室131～134又各自單獨地與各出入口161、162和163、164連接，也就是說在固定的時間點，四個工作室131～134各自處于不同的位置，這些位置分別對應于發(fā)動機的四個沖程中的一對沖程;分別為1)吸氣沖程和2)壓縮沖程，和3)燃燒沖程和4)排氣沖程。
由于在發(fā)動機的球形內(nèi)腔的外部(即徑向在上述四個工作室之外)設(shè)置了連接室150，各個工作室就可以在轉(zhuǎn)動每一個360°的循環(huán)過程中與連接室依次接通。
從0°位置的起點開始在該位置第一壓縮室已經(jīng)通過第一沖程即吸氣沖程1(在沖程1，從180°位置到360°位置的180°轉(zhuǎn)動，即從0°位置的起點到現(xiàn)在狀態(tài))，上述第一壓縮室經(jīng)受壓縮沖程(沖程2)，并在再轉(zhuǎn)動一個135°到135°位置時，上述第一壓縮室通過剩余的45°角轉(zhuǎn)動到180°位置與連接室150接通。
在180°位置，連接室150通過其后的135°轉(zhuǎn)動角與向著325°位置的膨脹沖程(沖程3)的一個第一工作室接通。在向著360°位置的膨脹沖程的剩余45°角的沖程中，第一工作室與連接室150的連接中斷。最后，通過其后的180°轉(zhuǎn)動角，發(fā)生排氣卸載過程(沖程4，即排氣沖程)。
當?shù)谝粔嚎s室和第一膨脹室經(jīng)歷沖程1～4時，第二壓縮室和第二膨脹室相應地經(jīng)歷這些沖程，但相對于上述過程要滯后180°角。
從上面所述可以明顯看出，通過180°轉(zhuǎn)動，連接室150最初與一個第一壓縮室接通，然后，分別地通過每一個單獨的轉(zhuǎn)動角(分別為45°和135°)與一個第一膨脹室連接。通過下一個180°轉(zhuǎn)動角時連接室150相應地首先(45°)接通第二壓縮室，然后(135°)接通第二膨脹室。
務必注意，上述的角度和角度位置僅是作為示例加以說明，實際上還可能有其它合適的角度和角度位置。通過改變出入口的形式和相對于轉(zhuǎn)子零件124的位置可以得到其他控制。
向連接室150通入壓縮比例如1/12的壓縮空氣，并供給燃料，它們的混合物就被點燃，這時，上述連接室150就起到燃燒室的作用。一旦燃燒室與壓縮室斷開(例如在180°位置)，燃燒室與膨脹室就接通，并通過一個向315°位置的135°轉(zhuǎn)動角將驅(qū)動力傳遞到膨脹室。通過向360°位置的剩余45°轉(zhuǎn)動角時，驅(qū)動力的傳遞就停止，因此，膨脹室(在360°位置)就與排氣口連通，大多數(shù)的驅(qū)動力被用在膨脹室。
權(quán)利要求
1.動力轉(zhuǎn)換機，包括一轉(zhuǎn)子組件，該組件具有帶有第一對活塞(19，20；137，138)的第一轉(zhuǎn)子零件和帶有第二對活塞(33，34；135，136)的第二轉(zhuǎn)子零件(125)，第二對活塞可在機殼(10，110)的球形腔體(10b，110b)內(nèi)相對于第一對活塞成對地作強制的來回擺動運動，所述的第一轉(zhuǎn)子零件(19～21；124)與一主動轉(zhuǎn)軸或從動轉(zhuǎn)軸(17，117)連接，而所述的第二轉(zhuǎn)子零件(33～35；125)與第一轉(zhuǎn)子零件(19～21；124)之間是不能轉(zhuǎn)動的連接，以便一起圍繞所述轉(zhuǎn)軸(17，117)的軸線(17a，117a)轉(zhuǎn)動，所述的第一轉(zhuǎn)子零件可在垂直于所述轉(zhuǎn)動軸線的平面內(nèi)的第一轉(zhuǎn)動軌跡內(nèi)轉(zhuǎn)動，而所述的第二轉(zhuǎn)子零件則與上述第一轉(zhuǎn)子零件一起轉(zhuǎn)動，并相對于第一轉(zhuǎn)子零件來回擺動，而第二轉(zhuǎn)子零件由一導向零件(38，119)導向，該零件則由一位于與所述的第一轉(zhuǎn)動軌跡成角度V的平面內(nèi)的靜止導向機構(gòu)(16，116)進行導向，而在傾斜的第二轉(zhuǎn)動軌跡中轉(zhuǎn)動，其特征在于，所述的第一轉(zhuǎn)子零件(19～21；124)和第二轉(zhuǎn)子零件(33～35；125)限定在一個與機殼(10，110)內(nèi)的球形內(nèi)表面相適應的共同的球形母體內(nèi)，用來引導所述第二轉(zhuǎn)子零件(33～35；125)作來回擺動的靜止的導向機構(gòu)(16，116)對中地設(shè)置在轉(zhuǎn)子組件內(nèi)，作為一個長的靜子，它的一端與機殼(10，110)剛性地連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于所述的靜止導向機構(gòu)(16，116)與所述的轉(zhuǎn)軸(17，117)同軸設(shè)置，并從一個與所述轉(zhuǎn)軸(17，117)的內(nèi)端相連的軸承延伸穿過機殼到在機殼(10，110)的另一端的固定支架上。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于所述的靜止導向機構(gòu)(16，116)包括一軸零件，它有兩個在一個大體為球形的中間部分(16d，116g)的相對側(cè)上的棒形部分(16b，16c;116c，116e)，和所述的導向機構(gòu)(16，116)的中間部分(16，116g)設(shè)置著一個環(huán)形導向槽(41，118)，接受可轉(zhuǎn)動地安裝在所述的導向槽中的導向件(導向環(huán)38，119)，并通過銷子(38，39;120a，120b)和相配合的孔或類似的連接裝置與第二轉(zhuǎn)子零件(33～35;125)連接。
4.按照權(quán)利要求1～3中任一項所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于，所述的靜止導向機構(gòu)(16，116)延伸穿過所述的第一轉(zhuǎn)子零件(19～21;124)的中部，所述的第一轉(zhuǎn)子零件是可轉(zhuǎn)動地安裝在相應于所述的靜止導向機構(gòu)(16，116)的相對的端上的。
5.按照權(quán)利要求1～4中任一項所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于，所述的第一轉(zhuǎn)子零件(124)在端頭穿過一環(huán)形的、徑向在外的轉(zhuǎn)子零件部分(125a″，135，125b″，136)而通過第二轉(zhuǎn)子零件(125)，所述的第一轉(zhuǎn)子零件(124)和所述的第二轉(zhuǎn)子零件(125)一起形成了一個腔體，該腔體含有潤滑劑并與工作室(131～134)隔離，上述腔體容納著靜止導向裝置(116)和相關(guān)的導向件(119)以及導向件的連接機構(gòu)(121)，這種機構(gòu)與第二轉(zhuǎn)子零件(125)連接。
6.按照權(quán)利要求1～5中任一項所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于所述的第一轉(zhuǎn)子零件(124)向內(nèi)限定一個形成在所述機殼的球形腔(110b)中的一個中間球扇形區(qū)，在所述的第二轉(zhuǎn)子零件(125)的環(huán)形周邊部分的兩個部分球形部分(125a″，125b″)之間，所述的第二轉(zhuǎn)子零件(125)的兩個相對的形成活塞的部分(135，136)，在所述的第一轉(zhuǎn)子零件(124)的軸端部分(137，138)的區(qū)域內(nèi)，形成在所述的第二轉(zhuǎn)子零件的部分球形部分(125a″，125b″)之間的外部周邊連接機構(gòu)。
7.按照權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于，所述的第一轉(zhuǎn)子零件(124)在相應于轉(zhuǎn)軸(117a)的軸向具有一個形成襯套的中間部分和兩個相互相對的帶切頭的球扇形的端部(137，138)，所述的端部(137，138)相配合，在所述第二轉(zhuǎn)子零件(125)的部分球形部分(125a″，125b″)和與之環(huán)形連接的外部的形成活塞的連接裝置(135，136)之間的區(qū)域內(nèi)限定了所述的工作室(131～134)。
8.按照權(quán)利要求1～7中任一項所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于，所述的第二轉(zhuǎn)子零件(125)通過樞軸與導向件(119)連接，該導向零件可轉(zhuǎn)動地安裝在所述的靜止導向機構(gòu)(116)上，第二轉(zhuǎn)子零件(125)與導向件(119)的連接是通過在所述第一轉(zhuǎn)子零件(124)，所述的靜止導向機構(gòu)(116)和相關(guān)的導向件(119)之間的腔中橫向穿過所述第一轉(zhuǎn)子零件(124)的中間部分的中間及徑向在內(nèi)的連接機構(gòu)(121)而相連的。
9.按照權(quán)利要求1～8中任一項所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于，所述的機殼(110)在其相對兩端的每一端都設(shè)有一對出入口(161，164;162，163)，它們相對于轉(zhuǎn)動的角度，相互隔開，并位于所述的第一轉(zhuǎn)子零件(124)的相應一個端部(137，138)的球形外表面的周邊的運動軌跡內(nèi)部，所述出入口(161，164;162，163)在轉(zhuǎn)子組件各種轉(zhuǎn)動位置或轉(zhuǎn)動區(qū)域內(nèi)，由上述端部蓋住或打開，限定在所述第一轉(zhuǎn)子零件(124)端部(137，138)并且相對于轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)軸(117a)是對稱的球形外表面的長度比寬度大得多。
10.按照權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)換機，該轉(zhuǎn)換機是一個泵、壓縮機、雙沖程內(nèi)燃機或其它類似的雙沖程發(fā)動機，其特征在于所述的機殼(110)的腔體(110b)通過轉(zhuǎn)子組件(124，125)限定了四個分開的工作腔(131～134)，它們各自分別地并依次成對在轉(zhuǎn)子組件每轉(zhuǎn)中，處于發(fā)動機的雙沖程，兩次與四個出入口(161，163;162，164)的各對相通。這四個出入口(161，163;162，164)中的第一出入口(161)和第三出入口(163)在這時分別為第一和第三工作腔的入口，而第二出入口(162)和第四出入口(164)分別構(gòu)成了第二和第四工作腔的排出口。
11.按照權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)換機，該轉(zhuǎn)換機是種四沖程內(nèi)燃機，其特征在于機殼(110)的腔體(110b)通過轉(zhuǎn)子組件(124，125)限定了四個獨立的工作室(131～134)，這些工作室分別地又是成對地處于發(fā)動機四個沖程中的兩個沖程，并同該兩對出入口(161，164;162，163)中的各對應的出入口相通，其中，第一出入口(161)構(gòu)成通向第一工作室的進口，第二出入口(162)構(gòu)成從第二工作室通向徑向位于該工作室外面的連接室(150)的壓縮空氣的排出口，第三出入口(163)則構(gòu)成從連接室(150)通到構(gòu)成膨脹室的第三工作室的入口，而第四出入口(164)則構(gòu)成從第四工作室到廢氣出口的排出口。
12.按照權(quán)利要求11的轉(zhuǎn)換機，其特征在于最好是設(shè)置在轉(zhuǎn)換機的冷卻機匣(10b)外面的連接室(150)也構(gòu)成一個帶有相關(guān)的燃料噴嘴(150d，150e)和點火裝置(150f′)的外部燃燒室，該燃燒室(150)最好由一空心件(150a)構(gòu)成，該空心件(150a)與機殼(110)及冷卻機匣(10b)間隔開。
13.按照權(quán)利要求12所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于所述的燃燒室(150)設(shè)有一耐熱陶瓷材料內(nèi)層，最好還有一隔熱陶瓷材料層。
14.按照權(quán)利要求1～4所述的轉(zhuǎn)換機，其特征在于所述的第一轉(zhuǎn)子零件(124)局部為所述的第二轉(zhuǎn)子零件(125)所包圍，其中第一轉(zhuǎn)子零件有兩塊空心件(124a，124b)構(gòu)成一機匣，并設(shè)有一對轉(zhuǎn)動活塞(137，138)，還與轉(zhuǎn)軸(117)剛性連接，而第二轉(zhuǎn)子零件有兩塊環(huán)形件(125a，125b)并設(shè)有第二對活塞(135，136)，該對活塞既可轉(zhuǎn)動又可來回擺動，有一個中間橫向連接裝置(121)通過可轉(zhuǎn)動的導向環(huán)(119)把環(huán)形件與所述的靜止導向機構(gòu)(116)連接起來，而所述的二個轉(zhuǎn)子零件(124，125)相配合限定了機殼的工作腔(131～134)，并使工作腔與橫向連接裝置(121)和所述的在其里面的靜止導向機構(gòu)(116)以及相關(guān)的導向環(huán)(119)之間對液體及氣體都是密封的。
全文摘要
動力轉(zhuǎn)換機，包括一轉(zhuǎn)子組件，該組件有分別帶有第一、二對活塞的第一、二轉(zhuǎn)子零件，第二對活塞可在機殼內(nèi)相對于第一對活塞來回擺動，第一對轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸連接，兩轉(zhuǎn)子零件間不能相對轉(zhuǎn)動而是可擺動的連接。兩轉(zhuǎn)子零件可一起繞所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，第一轉(zhuǎn)子零件在第一轉(zhuǎn)動軌跡轉(zhuǎn)動。而第二轉(zhuǎn)子零件則在與其相偏的第二運動軌跡中運動。兩轉(zhuǎn)子零件限定在一共同的球形母體內(nèi)。第二轉(zhuǎn)子零件的導向機構(gòu)與機殼剛性相連，對中地設(shè)置在轉(zhuǎn)子組件內(nèi)。
文檔編號F02B53/00GK1044149SQ90100088
公開日1990年7月25日 申請日期1990年1月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月9日
發(fā)明者索爾·拉森 申請人:3D國際有限公司