旋轉(zhuǎn)機(jī)器的制造方法
【專利摘要】示出了以膨脹機(jī)形式的旋轉(zhuǎn)機(jī)器(1)。膨脹機(jī)包括：具有腔(9)的殼體(5)；與腔(9)連通的入口孔道和出口孔道(11、12)；具有旋轉(zhuǎn)軸線(A)的轉(zhuǎn)子(2)；多個(gè)葉片(15a、15b、15c)，其可移動地被接納在轉(zhuǎn)子(2)中的相應(yīng)的槽(18)中并圍繞軸線(C)鉸接地連接到控制臂(14a、14b、14c)的一端并在另一端可旋轉(zhuǎn)地支撐在居中地穿過殼體(5)中的腔(9)延伸的固定軸(24)中；和是腔(9)的一部分的至少一個(gè)工作室(9a)。殼體(5)包括內(nèi)部圓柱形的中間零件(5c)，該零件與轉(zhuǎn)子(2)和葉片(15a、15b、15c)相互作用。轉(zhuǎn)子(2)形成具有與葉片一起是可旋轉(zhuǎn)的且葉片的相應(yīng)端表面抵著作用的相應(yīng)的徑向延伸的凸緣部分(2a’、2b’)的卷筒配置。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)機(jī)器
[0001] 本發(fā)明涉及以膨脹機(jī)形式的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，包括：殼體，其具有腔；入口孔道和出口孔 道，其布置在殼體中并與腔連通；轉(zhuǎn)子，其被接納且支撐在殼體中并具有轉(zhuǎn)子軸線；一個(gè)或 多個(gè)葉片，其可移動地被接納在轉(zhuǎn)子中的相應(yīng)的槽中并且其中每個(gè)葉片圍繞軸線鉸接地連 接到控制臂的一端，其在另一端可旋轉(zhuǎn)地支撐在具有與居中地穿過殼體中的腔延伸的軸線 重合的中心軸線的軸上，該軸線與轉(zhuǎn)子軸線平行并與轉(zhuǎn)子軸線間隔開一距離，每個(gè)葉片尖 部描繪了具有在穿過連接葉片與控制臂的接合部的軸線中的曲率中心的圓柱表面扇區(qū)；至 少一個(gè)工作室，其是腔的一部分并被界定在殼體的內(nèi)部周邊表面、轉(zhuǎn)子的周邊表面和至少 一個(gè)葉片的側(cè)表面之間，其中轉(zhuǎn)子本身構(gòu)成了用于動力輸出的單元。
[0002] 本文所描述和闡示的旋轉(zhuǎn)機(jī)器特別地被設(shè)計(jì)為被蒸汽驅(qū)動的膨脹機(jī)。
[0003] 旋轉(zhuǎn)機(jī)器還可以是熱動力工作機(jī)器，其在某些修改之后，均可用作壓縮機(jī)、泵、真 空泵、熱交換器和燃燒發(fā)動機(jī)。旋轉(zhuǎn)機(jī)器可以由同樣的單元且成系列地組裝，使得機(jī)器原理 均用于增壓式發(fā)動機(jī)中的壓縮機(jī)單元和燃燒發(fā)動機(jī)單元兩者。在該階段已經(jīng)注意到，旋轉(zhuǎn) 機(jī)器沒有任何曲軸并且該機(jī)器將其動力直接地供應(yīng)到轉(zhuǎn)子/從轉(zhuǎn)子直接地收回其動力。
[0004] 本旋轉(zhuǎn)機(jī)器是在N0 307 668 (W0 99/43926)中描述的機(jī)器的進(jìn)一步發(fā)展，但仍具 有許多類似的特征并因此合并為參考。
[0005] 已知的旋轉(zhuǎn)類型的燃燒發(fā)動機(jī)被實(shí)施為旋轉(zhuǎn)式活塞發(fā)動機(jī)（Wankel)。這里，以具 有彎曲的三角形形狀的轉(zhuǎn)子的形式的旋轉(zhuǎn)活塞在環(huán)形圓柱室中旋轉(zhuǎn)。除了復(fù)雜的配置之 夕卜，這種燃燒發(fā)動機(jī)還具有轉(zhuǎn)子具有抵著圓柱壁的顯著的密封問題的缺點(diǎn)。另外，這些燃燒 發(fā)動機(jī)具有高燃料消耗。
[0006] 具有除了用于燃燒氣體的入口和出口之外，還帶有接納連續(xù)地可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的工 作室的發(fā)動機(jī)殼體的燃燒發(fā)動機(jī)從DE-3011399是已知的。轉(zhuǎn)子是大體圓柱形的并在橢圓 配置的腔中旋轉(zhuǎn)，該橢圓配置的腔包括由轉(zhuǎn)子表面和殼體的形成腔的內(nèi)表面界定的直徑上 相對的燃燒室。轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)有徑向延伸的滑動槽，該徑向延伸的滑動槽接納并引導(dǎo)能夠在滑 動槽中徑向滑動和從滑動槽徑向滑動出來的翼活塞（wing piston)。翼通過活塞桿鉸接地 接合到曲柄，曲柄進(jìn)而是軸頸安裝的曲軸的一部分。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于固定地裝軸頸到所 述曲柄，所以翼活塞將在滑動槽內(nèi)徑向地進(jìn)出移動。以該方式，第一翼組將在腔的一個(gè)部分 艮P，第一燃燒室內(nèi)作用，而第二翼組將在直徑上相對的室中作用。
[0007] 美國專利4, 061，450示出了翼類型的旋轉(zhuǎn)泵，其具有固定殼體和接納轉(zhuǎn)子的腔。 該轉(zhuǎn)子具有相應(yīng)的翼在其中移動的狹縫槽，但是以這種方式，為了轉(zhuǎn)子的每次旋轉(zhuǎn)，翼的尖 部朝著殼體的內(nèi)周邊表面移動和離開殼體的內(nèi)周邊表面移動。
[0008] 美國專利4451219示出了具有兩個(gè)室和省略的閥的旋轉(zhuǎn)蒸汽發(fā)動機(jī)。該發(fā)動機(jī)還 具有兩組轉(zhuǎn)子葉片，在每組中具有三個(gè)葉片。每組轉(zhuǎn)子葉片圍繞其在橢圓形馬達(dá)殼體內(nèi)的 固定的共同的曲軸上的自己的偏心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。滾筒類型的轉(zhuǎn)子居中地安裝在馬達(dá)殼體內(nèi)并形 成了兩個(gè)直徑上相對的徑向延伸的工作室。類似于以上描述的機(jī)器，該兩組轉(zhuǎn)子葉片在轉(zhuǎn) 子中的滑動槽中實(shí)質(zhì)上徑向地進(jìn)出移動。此外，這里，翼在其中心端部被支撐在固定的偏心 定位的軸替代物（shaft sub)中。然而，翼不是鉸接的，而是在其相對的端部可傾斜地支撐 于在轉(zhuǎn)子中沿周邊布置的軸承中。
[0009] 葉片類型的泵和壓縮機(jī)也是已知的。美國專利4451218涉及具有剛性葉片和偏心 地支撐在泵殼體中的轉(zhuǎn)子的葉片泵。轉(zhuǎn)子具有葉片徑向地穿過的狹縫并由其引導(dǎo)。密封件 布置在滑動開口的每個(gè)側(cè)部處。
[0010] 美國專利4385873示出了葉片類型的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其可用作馬達(dá)、壓縮機(jī)或泵。該旋 轉(zhuǎn)機(jī)器還具有多個(gè)剛性葉片徑向穿過的偏心安裝的轉(zhuǎn)子。
[0011] 在US 3537432、US 4767295和US 5135372中示出了現(xiàn)有技術(shù)的另外的實(shí)例。
[0012] 盡管相關(guān)的用法和用途多少是不同的，但是關(guān)于本發(fā)明的各種目的在于提供具有 高效率、泵送多相流體的能力、低的燃料消耗和污染材料例如一氧化碳、亞硝氣體和非燃燒 的碳?xì)浠锏牡团欧诺男D(zhuǎn)機(jī)器。
[0013] 此外，關(guān)于本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供緊湊構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，即，小的發(fā)動機(jī)體積 和相對于提供的效果的小的總體積。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，提供了序言所述類型的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其區(qū)別在于殼體由與轉(zhuǎn)子和葉片 相互作用的內(nèi)部圓柱形的中間零件、在該內(nèi)部圓柱形的中間零件的每個(gè)端部處的一個(gè)端蓋 來組裝，并且轉(zhuǎn)子形成了具有與葉片一起是可旋轉(zhuǎn)的并且葉片的相應(yīng)的側(cè)表面抵著作用的 相應(yīng)的徑向延伸的凸緣部分的卷筒配置（reel configuration)。
[0015] 在可優(yōu)選的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子由兩個(gè)主要零件組裝，該零件一起形成卷筒結(jié)構(gòu)配 置。在兩個(gè)主要零件之間的分隔表面于是將通常在徑向方向上延伸。
[0016] 在另一實(shí)施方式中，卷筒結(jié)構(gòu)配置可以以一個(gè)單件制造，并且于是殼體將由兩個(gè) 大體上C形式的殼體零件組裝，該零件一起形成中間殼體。該變體將具有軸向延伸的分隔 表面。從而，當(dāng)以一個(gè)單件制造時(shí)，將兩個(gè)殼體半部安裝在卷筒結(jié)構(gòu)配置之上是可能的。
[0017] 在可優(yōu)選的實(shí)施方式中，徑向延伸的凸緣部分在其周緣表面上具有相對于相應(yīng)的 端蓋的內(nèi)部周緣表面的微小間隙。
[0018] 優(yōu)選地，徑向延伸的凸緣部分在其徑向延伸的表面上具有相對于相應(yīng)的端蓋的內(nèi) 部端表面的微小間隙。
[0019] 另外，徑向延伸的凸緣部分在其徑向延伸的表面上可具有相對于中間殼體的外部 的、相對的徑向延伸的表面的微小間隙。
[0020] 具有如提到的連續(xù)地改變方向的這種表面，在表面之間的微小間隙將提供非觸及 形式的迷宮式密封（labyrinth sealing)。
[0021] 然而，應(yīng)理解，在所述表面之間的所述微小間隙中的至少一個(gè)可具有安裝的一種 或另一形式的機(jī)械密封。一個(gè)實(shí)例將是具有裂口的"活塞環(huán)"類型的密封，或具有鉤到彼此 的鉤狀端部的金屬活塞環(huán)類型的密封。該類型常常用作自動傳動裝置中的軸密封。
[0022] 優(yōu)選地，葉片的數(shù)量可以是三個(gè)或更多個(gè)。
[0023] 在一種合適的實(shí)施方式中，如本文闡示的，葉片的數(shù)量是六個(gè)。
[0024] 在一種實(shí)施方式中，葉片尖部可包括密封裝置。
[0025] 優(yōu)選地，葉片槽可包括與每個(gè)葉片相互作用的滑動軸承。
[0026] 適當(dāng)?shù)兀潭ㄝS在其自由端部可借助于偏心調(diào)節(jié)器（eccentric adapter)而被支 撐并穩(wěn)固在轉(zhuǎn)子中。
[0027] 現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的一種示例性實(shí)施方式，其 中：
[0028] 圖1示出了作為非常緊湊的單元的完全組裝旋轉(zhuǎn)機(jī)器的透視圖，
[0029] 圖2示出了根據(jù)圖1的機(jī)器的透視圖，其中零件彼此分開，
[0030] 圖3示出了單獨(dú)的轉(zhuǎn)子的透視圖，并且其中零件彼此分開，
[0031] 圖4示出了與轉(zhuǎn)子分開的葉片的透視圖，
[0032] 圖5示出了包括其控制臂的一個(gè)單獨(dú)的葉片的透視圖，
[0033] 圖6示出了葉片單元和其軸頸安裝的軸和一個(gè)端蓋，
[0034] 圖7示出了其中中間殼體被分成兩個(gè)C形式的零件的變體，
[0035] 圖8A示出了作為第二實(shí)施方式的具有三個(gè)葉片的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的透視圖，
[0036] 圖8B示出了第二實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)單元的透視圖，
[0037] 圖9A示出了第二實(shí)施方式的沒有一個(gè)端蓋的旋轉(zhuǎn)單元的透視圖，以及
[0038] 圖9B示出了第二實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)單元的透視圖，其中葉片單元被拉出。
[0039] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的以已組裝的并且以該方式其將看起來像在使用期間的 膨脹機(jī)1的形式的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的實(shí)施方式。膨脹機(jī)1包括殼體5,該殼體5外接被支撐在殼體 5內(nèi)的轉(zhuǎn)子。殼體5包括用于蒸氣的入口 11和用于膨脹的蒸氣的出口 12。輪軸（axle)或 軸3形成動力輸出裝置并可連接到用于使用旋轉(zhuǎn)機(jī)器的能量的其他機(jī)械。
[0040] 為了理解旋轉(zhuǎn)機(jī)器的構(gòu)造，對圖2給出參考，示出了獨(dú)立的零件和它們?nèi)绾伪唤M 裝以形成膨脹機(jī)1。也對NO 307668(W0 99/43926)給出參考以易于機(jī)器的操作模式的理 解。
[0041] 此外，應(yīng)注意，這是被設(shè)計(jì)為膨脹機(jī)的機(jī)器的實(shí)施方式。如提到的，具有各種較小 的修改和調(diào)整的構(gòu)造也可用于構(gòu)造作為實(shí)例的燃燒發(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)、熱交換器或泵。還應(yīng)注 意，機(jī)器以使得密封件的使用將處于最小的這樣的精度被構(gòu)造并制造。構(gòu)造材料可以是不 同的鋼種，但是此外，塑料和特氟隆（Teflon)可很好地適合于一些應(yīng)用。
[0042] 膨脹機(jī)1包括中間殼體5c以及第一端蓋和第二端蓋5a、5b，它們一起封閉轉(zhuǎn)子2。 中間殼體5c具有外接轉(zhuǎn)子2的內(nèi)部圓柱形的表面5d，該轉(zhuǎn)子2進(jìn)而相對于內(nèi)部圓柱形的表 面5d偏心地定位。在圖1和圖2上示出了代表來自轉(zhuǎn)子2的動力輸出裝置的軸3。注意 至IJ，該機(jī)器省略了曲軸并且通過軸3從轉(zhuǎn)子2直接地輸出動力。轉(zhuǎn)子2圍繞旋轉(zhuǎn)軸線A旋 轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸線A不同于中間殼體5C的在圖2中標(biāo)記為B的縱向軸線。
[0043] 附圖闡示了如何借助于圍繞其周緣的一系列螺栓10將中間殼體5c和端蓋5a、5b 組裝在一起。中間殼體5c的內(nèi)部圓柱形的周邊表面5d限定腔9。周邊表面5d具有凹入其 中的界定入口 11和出口 12的相應(yīng)的孔道。
[0044] 對于膨脹機(jī)1、且特別是轉(zhuǎn)子2的進(jìn)一步的物理結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在對圖3做出參考，圖3 應(yīng)與圖2 -起觀察。圖3示出了由兩個(gè)轉(zhuǎn)子殼體半部2a、2b和轉(zhuǎn)子2的葉片單元17構(gòu)成 的轉(zhuǎn)子殼體。每個(gè)葉片單元17進(jìn)而由六個(gè)轉(zhuǎn)子葉片15a、15b、15c等構(gòu)成，參見圖5。每個(gè) 轉(zhuǎn)子葉片15a、15b、15c等與在轉(zhuǎn)子殼體2a、2b中形成的相應(yīng)的徑向延伸的狹縫18a可滑動 地共同作用。當(dāng)膨脹機(jī)在操作中時(shí)，狹縫18a的側(cè)表面支撐并可滑動地承載相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉 片15a、15b、15c等。在"全節(jié)流（full throttle)"下，在周緣方向上抵著相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片 15a、15b、15c等作用的力將是相當(dāng)大的并有助于轉(zhuǎn)子葉片15a、15b、15c等圍繞沿狹縫18a 的出口的線的傾斜或俯仰力矩。
[0045] 如圖4和圖5上清楚地示出的，具有間隔開的零件的葉片單元17也示出了多個(gè)控 制臂14a、14b、14c等，其中設(shè)想兩個(gè)兩個(gè)地（two and two)承載相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片15a、15b、 15c等。每對控制臂14a、14b、14c等和轉(zhuǎn)子葉片15a、15b、15c等具有相同的功能并且其通 過具有軸線C的輪軸鉸接地連接到彼此?？刂票?4a、14b、14c等被組裝成使得其較大的孔 對齊以用于稍后對共同的軸24的組裝。當(dāng)這些零件安裝在一起時(shí)，它們形成了轉(zhuǎn)子2的在 軸24上操作的葉片單元17,如圖6中清楚地闡示的。
[0046] 每個(gè)葉片尖部15a'、15b'、15c'等描繪了圓柱表面扇區(qū)，其具有在穿過將葉片 15a、15b、15c等連接到控制臂14a、14b、14c等的接合部的軸線C中的曲率中心。這后面的 想法是，沿與轉(zhuǎn)子軸線A平行地延伸的假想線的葉片尖部在任何時(shí)刻"觸及"中間殼體5c的 內(nèi)表面5d，但是仍不直接接觸表面5d。該假想線將在轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)期間在葉片尖部上來回 "移動"，并且將在任何時(shí)刻描繪近似等于殼體5c的內(nèi)表面5d的圓柱表面，僅具有在葉片尖 部和殼體的內(nèi)表面5d之間存在的間隙中的差異。實(shí)際上將盡可能小地制造葉片尖部和內(nèi) 表面5d之間的間隙。
[0047] 每個(gè)葉片尖部15a'、15b'、15c'等可由與葉片本身不同的材料形成，例如附圖上示 出的。每個(gè)葉片尖部15a'、15b'、15c'等可以是插入物的形式。在一些應(yīng)用中，葉片尖部還 可與表面5d接觸，并且甚至抵著表面5d被彈簧加載。
[0048] 再次對圖2做出參考，圖2示出了第一端蓋5a還承載第一軸承U，該第一軸承U 進(jìn)而在一端，即，通過輪軸3沿軸線A的且居中地在端蓋5a內(nèi)來支撐轉(zhuǎn)子2。相應(yīng)地，第 二端蓋5b被示出承載第二軸承L 2，該第二軸承L2仍沿軸線A在相對端且居中地在端蓋5b 內(nèi)支撐轉(zhuǎn)子2。應(yīng)注意，轉(zhuǎn)子2未支撐在輪軸24上，而是通過軸承L 2支撐在中心軸承凸臺 (bearing boss)5b'中。該軸承凸臺5b'同軸地位于端蓋5b的內(nèi)部。
[0049] 還應(yīng)理解，轉(zhuǎn)子需要被安裝在中間殼體5c中，使得相應(yīng)的殼體半部2a、2b從中間 殼體5c的每側(cè)朝著彼此移位。具有卷筒的形狀的轉(zhuǎn)子2將具有當(dāng)零件安裝到彼此時(shí)超過 中間殼體5c的側(cè)表面延伸的側(cè)壁或端壁。從而，僅葉片尖部15a'、15b'、15c'等定位在中 間殼體5c的內(nèi)表面5d內(nèi)部。
[0050] 轉(zhuǎn)子殼體5從而通過與轉(zhuǎn)子2及葉片15a、15b、15c等共同操作的內(nèi)部圓柱形的中 間零件5c和在該內(nèi)部圓柱形的中間零件5c的每個(gè)端部處的相應(yīng)的端蓋5a、5b構(gòu)成。轉(zhuǎn)子 2進(jìn)而由一起形成卷筒結(jié)構(gòu)配置的兩個(gè)主要的零件2a、2b構(gòu)成，其具有與葉片一起可旋轉(zhuǎn) 的并且葉片的相應(yīng)的側(cè)表面抵著作用的相應(yīng)的徑向延伸的凸緣部分2a'、2b'。
[0051] 還應(yīng)理解，在實(shí)際的實(shí)施方式中，徑向延伸的凸緣部分2a'、2b'將在其周邊表面上 具有相對于相應(yīng)的端蓋5a、5b中的內(nèi)周緣表面的微小間隙。另外，徑向延伸的或指向的凸 緣部分2a'、2b'將在其徑向指向表面上具有相對于相應(yīng)的端蓋5a、5b中的內(nèi)端部表面的微 小間隙。此外，徑向指向的凸緣部分2a'、2b'在其徑向指向表面上具有相對于中間殼體5c 上的外部相對的徑向指向表面的微小間隙。從而，應(yīng)理解，提到的在提到的表面之間的微小 間隙提供各種非接觸的迷宮式密封。在一些環(huán)境或情形下仍可能的是，在具有所述微小間 隙的一個(gè)或多個(gè)表面之間安裝合適的物理密封件將是適合的。為了增強(qiáng)迷宮式密封效果， 可另外在凸緣部分2a'、2b'的周邊表面中形成一個(gè)或多個(gè)槽。可選擇地，可在蓋5a、5b內(nèi) 部形成一個(gè)或多個(gè)槽，凸緣部分2a'、2b'延伸到蓋5a、5b中并且所述周邊表面對接到蓋5a、 5b 〇
[0052] 然而，應(yīng)理解，在一些實(shí)施方式中，在所述表面之間的所述微小間隙中的至少一個(gè) 可具有安裝的一種或另一種形式的機(jī)械式密封裝置。一個(gè)實(shí)例可以是類型為"活塞環(huán)"的 具有裂口的密封件，或者是具有鉤到彼此的鉤狀端部的金屬活塞類型的密封件。該類型的 密封件頻繁地用作自動傳動裝置中的軸密封。"活塞環(huán)"可抵著殼體橫跨并可以與在卷筒的 側(cè)壁或端壁中的對應(yīng)的槽形成一個(gè)或多個(gè)另外的迷宮。
[0053] 速度、溫度、純度要求和壓力將是決定哪種類型的材料是合適的因素，但是卷筒壁 如提到的在其本身已經(jīng)是迷宮。如已經(jīng)知道的，間隙被制造成盡可能的小并且適合于物質(zhì) 穿過。
[0054] 圖6示出了被引入到葉片單元17中并裝軸頸于相應(yīng)的控制臂14a、14b和14c等 的輪軸24。軸24具有不同于軸線A的中心軸線B。該圖示出了軸24和準(zhǔn)備好安裝在軸24 的端部上的軸承25。軸承25偏心地位于軸承凸臺5b'中。轉(zhuǎn)子殼體蓋5a、5b相對于軸線 A是在中心的，但是相對于中間殼體5c和輪軸24的縱向軸線B是偏心的。同時(shí)，輪軸24相 對于縱向軸線B居中地支撐每個(gè)葉片15a、15b、15c等，但是相對于穿過轉(zhuǎn)子殼體的縱向軸 線A偏心地支撐每個(gè)葉片15a、15b、15c等。
[0055] 這意味著當(dāng)孤立地或分開地考慮葉片時(shí)，葉片15a、15b和15c等實(shí)際上既不徑向 移進(jìn)也不徑向移出，而是當(dāng)轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行圍繞軸線C的小的擺動或傾斜運(yùn)動。由于轉(zhuǎn) 子殼體的半部2a、2b相對于15a、15b、15c等偏心地定位，S卩，具有與葉片不同的旋轉(zhuǎn)軸線， 所以葉片15a、15b、15c等將在槽18a內(nèi)明顯地進(jìn)出運(yùn)動。我們得到，在轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)期間， 在葉片后面的一個(gè)室膨脹直到其到達(dá)最大的容積，直到其再次縮小。另外，獲得的非常明顯 的結(jié)果是，沒有出現(xiàn)將產(chǎn)生不平衡的徑向作用的質(zhì)量力。
[0056] 如人們將理解的，輪軸24是靜止不動的并且牢固地被固定。其責(zé)任在于通過控制 臂14a、14b、14c等控制葉片15a、15b、15c等相對于槽18a的相對運(yùn)動。還有，可以預(yù)想到 一變體，其中輪軸24是可旋轉(zhuǎn)的或是未"固定的"。
[0057] 每個(gè)葉片15a、15b、15c等如提到的鉸接地連接到控制臂14a、14b、14c等的一端， 其在另一端可旋轉(zhuǎn)地裝軸頸在固定的輪軸24中。控制臂14a、14b、14c等不傳遞任何工作 力，但是提供每個(gè)葉片15a、15b、15c等由轉(zhuǎn)子殼體2a、2b中的引導(dǎo)槽或狹縫18a的受力的 運(yùn)動來控制，使得葉片尖部15a'、15b'、15c'等在轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)期間的任何時(shí)刻與中間殼體 5c的內(nèi)表面5d是相切的（觸及而不接觸）。
[0058] 腔9可再分成膨脹室9a和出口室％，該室在旋轉(zhuǎn)期間被移位并且由葉片相對于入 口 11和出口 12的位置來確定。
[0059] 現(xiàn)在將描述旋轉(zhuǎn)機(jī)器的操作，并參考附圖。如先前提到的，實(shí)施方式的實(shí)例示出了 膨脹機(jī)。節(jié)流介質(zhì)例如蒸氣被供應(yīng)到入口。蒸氣碰撞葉片尖部并且經(jīng)受膨脹，且因此推動 葉片。即使膨脹室9a由出現(xiàn)的新的葉片尖部逐漸地中斷，朝著前面的葉片的作用表面將更 大并且從而在相同方向上施加力。在膨脹室到達(dá)其最大之后立即地，出口室9b打開并讓膨 脹的蒸氣離開出口 12。
[0060] 當(dāng)葉片15a、15b、15c等經(jīng)過入口孔道11到室9a時(shí)，膨脹周期開始并持續(xù)直到葉 片對于出口室和出口孔道12打開。如人們應(yīng)理解，葉片15a、15b、15c等的與旋轉(zhuǎn)方向R相 反地面向的側(cè)面構(gòu)成了膨脹機(jī)的壓力側(cè)。技術(shù)上考慮到，膨脹周期包括室的填充階段和膨 脹階段。對于由轉(zhuǎn)子、殼體、（在旋轉(zhuǎn)中在前面的）葉片15a和（在旋轉(zhuǎn)中最后的）葉片15b 界定的室，填充階段將在15a經(jīng)過入口的開始部時(shí)開始并在15b經(jīng)過入口的結(jié)束部時(shí)結(jié)束。 膨脹階段在填充階段終止時(shí)開始，并且在15a經(jīng)過出口的開始部時(shí)結(jié)束。
[0061] 還應(yīng)理解，葉片尖部在其與轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行抵著中間殼體5c的內(nèi)部圓柱表 面5d的"滾動運(yùn)動"。通過轉(zhuǎn)子2的一半旋轉(zhuǎn)，每個(gè)葉片尖部執(zhí)行在葉片尖部弧的外邊緣之 間的一次滾動運(yùn)動。從而葉片尖部在轉(zhuǎn)子2的一個(gè)旋轉(zhuǎn)期間來回滾動一次。
[0062] 現(xiàn)在對圖7做出參考，圖7示意性地示出了旋轉(zhuǎn)機(jī)器的殼體，其中中間殼體5c'由 兩個(gè)大體上C形式的殼體零件5e、5f構(gòu)成。殼體零件5e、5f -起形成了具有軸向延伸的分 離表面的殼體。殼體在頂部和底部栓接在一起并且可以優(yōu)選地在這樣組裝之后被加工，使 得在卷筒結(jié)構(gòu)配置之上的最后的組裝之前做出精加工車削和調(diào)整，然后該卷筒可以以一個(gè) 單件制造，然而不是必須的。未畫出入口和出口孔道。
[0063] 圖8A-9B示出了第二實(shí)施方式，其中轉(zhuǎn)子僅具有三個(gè)葉片并且多少簡化了外接的 殼體。將不再次描述旋轉(zhuǎn)機(jī)器的整個(gè)構(gòu)造，僅描述不同于第一實(shí)施方式的那些零件。
[0064] 圖8A示出了旋轉(zhuǎn)機(jī)器1A或膨脹機(jī)的透視圖，并且其中示出了旋轉(zhuǎn)單元2A被拉離 殼體5A。還示出了在殼體5A的內(nèi)部的出口孔道U，和具有產(chǎn)生連接的可選擇方式的入口孔 H。在圖8B中示出了轉(zhuǎn)子單元2A的透視圖。
[0065] 圖9A示出了第二實(shí)施方式中的沒有第一端壁的旋轉(zhuǎn)單元2A的透視圖，且其中示 出了三個(gè)葉片L - V3。在圖9B中，示出了葉片組件17A被拉動離開旋轉(zhuǎn)單元2A。
[0066] 旋轉(zhuǎn)機(jī)器1A包括如提到的殼體5A和相應(yīng)的端蓋，殼體5A具有內(nèi)部圓柱形的腔 9A，其中示出了一個(gè)端蓋5aA。入口和出口通道或孔道H、U設(shè)置在殼體5A中并與腔9A連 通。轉(zhuǎn)子2A被接納并支撐在殼體5A中，并具有可移動地被接納在轉(zhuǎn)子2A的相應(yīng)的槽中的 一個(gè)或多個(gè)葉片％、V2、V 3。每個(gè)葉片Vp V2、V3圍繞一個(gè)軸線CA鉸接地連接到控制臂14A、 14B、14C的一端，并且在另一端可樞轉(zhuǎn)地支撐在具有與居中地穿過殼體5A的腔9A延伸的軸 線重合的中心軸線的輪軸上。每個(gè)葉片尖部描繪了圓柱表面扇區(qū)，其具有在穿過連接一個(gè) 葉片％、V 2、V3與控制臂14A、14B、14C的接合部的軸線中的曲率中心。轉(zhuǎn)子2A被制造為包 括相應(yīng)的徑向指向的凸緣部分2A'、2B'的卷筒結(jié)構(gòu)配置。凸緣部分2A'、2B'是與葉片％、 V 2、V3共同旋轉(zhuǎn)的，并且葉片的相應(yīng)的端表面15A' '、15B' '、15C' '抵著所述凸緣部分2A'、 2B'作用。徑向指向的凸緣部分2A'、2B'延伸超過在殼體5A的圓柱形中間零件內(nèi)的腔的直 徑，以用于和相應(yīng)的端蓋及內(nèi)部圓柱形的中間零件一起產(chǎn)生迷宮式密封。
【權(quán)利要求】
1. 一種以膨脹機(jī)的形式的旋轉(zhuǎn)機(jī)器（1)，包括：殼體（5)，其具有內(nèi)部圓柱形的腔（9) 和相應(yīng)的端蓋（5a、5b);入口孔道和出口孔道（11、12)，其布置在所述殼體（5)中并與所述 腔（9)連通；轉(zhuǎn)子（2)，其被接納并支撐在所述殼體（5)中并且具有轉(zhuǎn)子軸線（A);-個(gè)或 多個(gè)葉片（15a、15b、15c)，其可移動地被接納在所述轉(zhuǎn)子（2)中的相應(yīng)的槽（18)中，每個(gè) 葉片圍繞軸線（C)鉸接地連接到控制臂（14a、14b、14c)的一端并在另一端可旋轉(zhuǎn)地支撐在 具有中心軸線（B)的軸（24)上，所述中心軸線（B)與居中地穿過所述殼體（5)中的所述 腔（9)延伸的軸線（B)重合，該軸線（B)與所述轉(zhuǎn)子軸線（A)平行并與所述轉(zhuǎn)子軸線（A) 間隔開一距離（d)，每個(gè)葉片尖部描繪了圓柱表面扇區(qū)，所述圓柱表面扇區(qū)具有在穿過連接 葉片（15a、15b、15c)與控制臂的接合部的軸線中的曲率中心；至少一個(gè)工作室（9a)，其是 所述腔（9)的一部分并被界定在所述殼體的內(nèi)部周邊表面（5d)、所述轉(zhuǎn)子（2)的周邊表面 (18c)和至少一個(gè)葉片的側(cè)表面（15'）之間，其中所述轉(zhuǎn)子（2)本身構(gòu)成用于動力輸出的 單元，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子（2)被設(shè)計(jì)為具有相應(yīng)的徑向延伸的凸緣部分（2a'、2b'）的卷 筒結(jié)構(gòu)配置，該凸緣部分與所述葉片（15a、15b、15c)是共同可旋轉(zhuǎn)的，并且所述葉片的相 應(yīng)的端部表面（15a''、15b''、15c''）抵著該凸緣部分作用，并且所述徑向延伸的凸緣部分 (2a'、2b'）延伸超過所述殼體的圓柱形的中間零件（5c)的腔的直徑以在所述殼體的內(nèi)部 圓柱形的中間零件（5c)的每個(gè)端部處與相應(yīng)的端蓋（5a、5b) -起形成迷宮式密封。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子（2)由兩個(gè)主要零件（2a、 2b)構(gòu)成，該零件一起形成所述卷筒結(jié)構(gòu)配置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其特征在于，所述殼體（5c'）由兩個(gè)大體上C形 式的殼體零件（5e、5f)構(gòu)成，該零件一起形成具有軸向延伸的分隔表面的殼體并適合于是 可安裝在以單件制成的卷筒結(jié)構(gòu)配置之上的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其特征在于，所述徑向延伸的凸緣部 分（2a'、2b'）在其周緣表面上具有相對于相應(yīng)的端蓋（5a、5b)的內(nèi)部周緣表面的微小間 隙。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其特征在于，所述徑向延伸的凸緣部 分（2a'、2b'）在其徑向延伸的表面上具有相對于相應(yīng)的端蓋（5a、5b)的內(nèi)部端表面的微小 間隙。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其特征在于，所述徑向延伸的凸緣部 分（2a'、2b'）在其徑向延伸的表面上具有相對于所述中間殼體（5c)的外部的、相對的徑向 延伸的表面的微小間隙。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其特征在于，在所述表面之間的所述 微小間隙提供了非觸及形式的迷宮式密封。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4-7中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其特征在于，在所述表面之間的所述 微小間隙中的至少一個(gè)具有機(jī)械密封，例如是"活塞環(huán)"類型。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其特征在于，葉片的數(shù)量多于三個(gè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其特征在于，葉片的數(shù)量是六個(gè)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其特征在于，所述葉片尖部包括密 封裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其特征在于，葉片槽（18a)包括與每 個(gè)葉片（15a、15b、15c)相互作用的滑動軸承（22)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，其特征在于，固定的軸（24)在其自 由端部借助于偏心調(diào)節(jié)器（25)而被支撐并穩(wěn)固在所述轉(zhuǎn)子（2)中。
【文檔編號】F01C1/344GK104066931SQ201280062725
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】謝爾·瓦丁 申請人:托瑟克工業(yè)公司