[发明专利]旋转活塞机

说明书

本发明涉及旋转活塞机，它具有一个外壳，支承在外壳上的一条轴，一个环形空间，在环形空间中紧靠着壁设有两个旋转件，在旋转件上，设有工作介质进出口，旋转件以密封的方式支承，每个旋转件都有四个径向向外延伸的扇形叶片，这两个旋转件共轴布置，其叶片的相互接合的方式是，一个旋转件的一个叶片总是处在另一个旋转件的两个叶片之间，设有一个凸轮路径控制装置，通过该装置，当轴旋转时，两个旋转件的转动在转速以及在两个旋转件叶片之间的距离都呈周期性变化，凸轮路径控制装置具有内凸轮环，内凸轮环和轴固定连接以防相对转动。

虽然已经有各种旋转活塞机问世，但是都存在各种缺点，特别是常常出现平衡问题，因此已知的旋转活塞机常常发生运转不圆的问题，一方面，这会引起振动和噪音，另一方面也使轴承承受很高的应力。

在英国专利说明书299，767中描述的那种已知的旋转活塞机也存在各种缺点。从简单的几何角度考虑即可看出，如无间隙，内凸轮路径和外滚筒之间的滚动体就不能进行导向。通过各种方式支承的滚筒的力传递很小，因此只能达到很低的效率，这对于被移动的质量来说根本不成比例。在负载变化区域，即在凸轮路径的反向点，无相互作用发生;在那里存在死点。滚筒的支承未见描述，显然该问题未获解决。由于上述这些问题，可以肯定，按照上述专利的旋转活塞机至少运转不稳，效率很低。

本发明的目的是提供一种高效率的，基本不存在运转不平稳问题的旋转活塞机。

按照本发明的一种旋转活塞机，它具有一外壳，支承在外壳上的一条轴，一环形空间，在该空间里紧贴其壁设有两旋转件，在旋转件上设有工作介质的进、出口，旋转件以密封方式支承，每个旋转件都有四个径向向外延伸的扇形叶片，两旋转件共轴布置，并且其叶片相互接合的方式是，一旋转件的一叶片总是处于另一旋转件两叶片之间，设有一凸轮路径控制装置，通过该凸轮路径控制装置，当轴转动时，使两旋转件转动的转速以及两旋转件叶片间的距离都呈周期性变化，该凸轮路径控制装置具有与轴固定连接以防止其间产生相对转动的内凸轮环，这种旋转活塞机的特征在于：该凸轮路径控制装置具有与一旋转件固定连接以防止其间产生相对转动的外凸轮环;在任何形况下四个滚动体都在一内凸轮环和一外凸轮环之间滚动，在径向上可以位移的滚动体，由一隔离循保持，不能作周向位移;以及每个旋转件都为相应的滚动体设置两对内外凸轮环。

通过本发明的凸轮路径控制装置，两个旋转件可以下述方式运动：在其两侧的工作空间容积按照进出口呈周期性变化，因此取得理想的运转效果。

在这种情况下，通过两个凸轮路径表面进行的力传递的路径最短，在凸轮路径的各点上都能保证力的传递。此时凸轮几何形状的设计可以得到匀加速度值，因此可以减小加速度力矩。

每个旋转件八个滚动体可以总是积极地而非消极地去除间隙。滚动体的抬起以及在凸轮路径和滚动体之间的牵引力，即滚动体在凸轮路径上的滚动都可以产生力的传递。

在这种情况下，这种旋转活塞机一方面可以用做一压缩机，例如气体压缩机，另一方面，如果使被压缩的气体进入一个分离的燃烧室，在燃烧室内吸入燃料，并把其混合物点燃，然后把气体导回环形工作空间以便推动旋转件，那么这种旋转活塞机也可以用作发动机。

如果轴以及固定在轴上的内凸轮环转动，那么当滚动体的滚动表面在轴转动中沿径向向外时，该凸轮环就推动滚动体向外。因此，由于外凸轮环必须让路从而使滚动体不断趋向一个使滚动路径在外凸轮环的径向上进一步向外的位置，所以外凸轮环被间接地转动。轴的转动以这种方式传递到外凸轮环上，因而也传递到旋转件上。在这种情况下，转速以及转速的变化由凸轮环的路径曲线的形状决定。滚动体一到达最外位置，滚动体就不再能把力矩从内凸轮环传递到外凸轮环。下面的运动靠第二组内/外凸轮环继续，直到第一组内/外凸轮环又能够传递力矩时为止。

只在一个旋转件上安装凸轮路径控制装置而把另一个旋转件装在轴上也是可行的。但是这种技术方案效果不好，原因是旋转活塞机的运转会失去平稳性。因此，每个旋转件都最好装有凸轮路径控制装置。

如果选用圆柱形滚动体，凸轮路径有变化的位移和周向长度，那么圆柱形滚动体在凸轮环上就不能正确地滚动，而不得不进行部分滑动，这就会引起摩擦损失。

两侧的滚动体最好都呈锥形，且凸轮环在径向和轴向上最好具有能够执行一定功能的滚动路径。