專利名稱：交叉式葉片裝置的改進(jìn)的制作方法
政府資助本發(fā)明部分或全部接收了能源部的資助。政府對本發(fā)明享有一定的權(quán)利。
背景技術(shù)：
在1993年8月10日出版的第5,233,954號Chomyszak美國專利和2003年6月19日公布的第2003/0111040號Tomcyzk美國專利中已經(jīng)描述過安裝有相互嚙合的回轉(zhuǎn)體的裝置。上述專利和公開的內(nèi)容的全部教導(dǎo)在此通過引證被并入本文。然而，仍然需要提高上述裝置的效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)形交叉式葉片裝置，該裝置安裝有交叉回轉(zhuǎn)體以形成帶有端口結(jié)構(gòu)的主要腔室和輔助腔室，所述端口結(jié)構(gòu)可以最大程度的減小摩擦力和最大程度的提高效率。特別是，本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)形交叉式葉片裝置，該裝置包括但不限于自控同步交叉式葉片裝置，所述裝置能夠通過沒有外齒輪傳動的嚙合表面來顯著地減少摩擦損失。這是通過將一個或另外的回轉(zhuǎn)體功能從“液體流動”改變?yōu)椤伴y系”來實現(xiàn)的，從而減少嚙合表面的界面上的壓力負(fù)載和相關(guān)的無用功。本文所描述的發(fā)明涉及這些方面的改進(jìn)。
因此，本發(fā)明包括包含有內(nèi)表面的支撐結(jié)構(gòu)的交叉式葉片裝置、第一回轉(zhuǎn)體和至少一個交叉的第二回轉(zhuǎn)體，優(yōu)選眾多的第二回轉(zhuǎn)體，旋轉(zhuǎn)安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)上，其中(a)所述第一回轉(zhuǎn)體具有安裝在所述第一回轉(zhuǎn)體的呈放射狀的內(nèi)部外圍表面上的眾多主要葉片，與所述主要葉片和所述支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面之間的間距限定眾多主要腔室；(b)允許液體流入所述主要腔室的吸入端口和允許液體從所述主要腔室排出的排出端口；(c)所述第二回轉(zhuǎn)體具有安裝在所述第二回轉(zhuǎn)體的呈放射狀的外部外圍表面上的眾多輔助葉片，與所述輔助葉片和所述支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面之間的間距限定眾多輔助腔室；(d)所述第一回轉(zhuǎn)體的第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第二回轉(zhuǎn)體的第二旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)過排列以使所述旋轉(zhuǎn)軸并不相互交叉，所述第一回轉(zhuǎn)體、所述第二回轉(zhuǎn)體，主要葉片和輔助葉片經(jīng)過排列以使所述主要葉片和所述輔助葉片(或接合點)僅在旋轉(zhuǎn)期間的一個位置上相互交叉；以及(e)其中輔助葉片必然移置到主要腔室中并對主要腔室中的液體增壓，而輔助腔室中的液體并未被充分增壓。
本發(fā)明優(yōu)選環(huán)形交叉式葉片裝置。在一個實施方案中，本發(fā)明是自控同步交叉式葉片裝置。然而，本文中敘述的特征也可以適用于其他交叉式葉片裝置，包括例如，圓柱形交叉式葉片裝置。
在一個實施方案中，第二回轉(zhuǎn)體是呈放射狀地安裝在所述第一回轉(zhuǎn)體的第一旋轉(zhuǎn)軸的周圍。支撐結(jié)構(gòu)通常包括眾多的楔形扇面，與第二回轉(zhuǎn)體一起被封裝到相鄰的扇面之間。扇面的尺寸可以是相同的或者是不同的，而且可以封裝第二回轉(zhuǎn)體或者不能封裝第二回轉(zhuǎn)體。當(dāng)結(jié)合時，所述扇面形成平行于由第一回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的平面的圓形平面。也就是說，限定每一個楔形的角度的總和為360度。所述結(jié)構(gòu)允許流動速度、壓力差等變化的容易調(diào)節(jié)的裝置。
因此，每一個第二回轉(zhuǎn)體(或者每一對回轉(zhuǎn)體)之間的距離可以是相同的或者是不同的。在一個實施方案中，在交叉點的至少兩個第二回轉(zhuǎn)體與所述第一回轉(zhuǎn)體之間的距離小于所述主要葉片和/或腔室的長度。這種結(jié)構(gòu)允許主要腔室的體積，如被吸入端口填充時，小于當(dāng)完全拆除輔助葉片時的腔室的體積。在另一個實施方案中，在交叉點的至少兩個第二回轉(zhuǎn)體與所述回轉(zhuǎn)體之間的距離大于所述主要葉片和/或腔室的長度。最多數(shù)量的液體可以被引入主要腔室。在另一個實施方案中，可以包括這些結(jié)構(gòu)的結(jié)合。
由于第一和第二回轉(zhuǎn)體相互交叉，主要葉片和輔助葉片的移動(或軌跡)路徑也相互交叉。排出端口可以在最接近交叉點的地方定位。可以替換的是，排出端口可以遠(yuǎn)離交叉點定位。在一個實施方案中，排出端口可以沿著輔助葉片的移動路徑定位。更進(jìn)一步，吸入端口可以在最接近主要葉片和輔助葉片的交叉點定位，或者在移動路徑的交叉點定位。在每一個交叉點定位的排出端口和吸入端口的位置上，在主要葉片與吸入端口逐漸接觸之前，排出端口可以與移動中的主要葉片逐漸接觸。排出端口并不與吸入端口流動連接。
裝置可以配置為壓縮機(jī)、泵、擴(kuò)張機(jī)及其結(jié)合。所述裝置可以包括連接的外部輸入動力源以驅(qū)動第一和/或第二回轉(zhuǎn)體，或者裝置包括外部輸出動力用戶。所述裝置也可以配置為內(nèi)燃機(jī)。
在一個實施方案中，一個回轉(zhuǎn)體的葉片的引導(dǎo)表面，或邊緣與葉片間距一起驅(qū)動另一個回轉(zhuǎn)體或接合點的葉片的曳尾表面，或邊緣，以致它們實現(xiàn)幾何同步，借此避免使用外齒輪傳動。例如，至少兩個連續(xù)的主要葉片的引導(dǎo)表面與至少兩個連續(xù)的輔助葉片的曳尾表面相接觸。所述實施方案依據(jù)交叉式葉片裝置的固有設(shè)計來提供相關(guān)的能效。避免使用外齒輪傳動的額外設(shè)備，從而可以簡化(裝置)和減少成本。
在一個實施方案中，自控同步環(huán)形交叉式葉片裝置可以配置為壓縮機(jī)、泵或擴(kuò)張機(jī)及其結(jié)合，由此用于提供最初輸入動力的額外設(shè)備與連接到所述第一或第二回轉(zhuǎn)體上的中心軸相連接。
裝置可以有寬范圍的齒輪速比。在一個實施方案中，第二回轉(zhuǎn)體具有多片輔助葉片，其數(shù)量等于(所述第一回轉(zhuǎn)體上的主要葉片的數(shù)量)除以(齒輪速比)，齒輪速比等于所述第一回轉(zhuǎn)體每轉(zhuǎn)一周所述第二回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)數(shù)。優(yōu)選的是，齒輪速比至少為1∶1，優(yōu)選的是至少1.5∶1，更加優(yōu)選的是2∶1。
更進(jìn)一步，裝置可以適應(yīng)大范圍的液體流動速度和/或每一個回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)然，液體流動速度取決于每一個腔室的體積和回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度。例如，液體流動速度可以大于0.005立方英尺/分鐘(CFM)，例如，至少大約30CFM，優(yōu)選的是，至少大約250CFM，或至少大約1000CFM。通常，液體流動速度將少于5百萬CFM。回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度也可以大范圍的變化。例如，第一回轉(zhuǎn)體可以以小于1轉(zhuǎn)/分鐘(RPM)的速率旋轉(zhuǎn)。然而，一般是以更高的速度旋轉(zhuǎn)，例如，至少大約500RPMs，優(yōu)選的是，至少大約1000RPMs，更加優(yōu)選的是，至少大約1500RPMs。同樣地，第二回轉(zhuǎn)體可以以小于1轉(zhuǎn)/分鐘(RPM)的速率旋轉(zhuǎn)。然而，一般是以更高的速度旋轉(zhuǎn)，例如，至少大約500RPMs，優(yōu)選的是，至少大約1000RPMs，更加優(yōu)選的是，至少大約2000RPMs。
在一個實施方案中，流經(jīng)主要腔室的液體的總流動速率可以至少為250立方英尺/分鐘，所述第一回轉(zhuǎn)體的主要速度至少1700轉(zhuǎn)/分鐘。在一個實施方案中，所述第二回轉(zhuǎn)體的速度可以是至少3000轉(zhuǎn)/分鐘。在這個優(yōu)選的配置中，所述輔助葉片的軸寬與所述主要葉片的軸寬之比小于1∶1，優(yōu)選的是，小于0.5∶1。主要腔室體積可以至少大約0.75立方英尺，優(yōu)選的是，至少大約1.5立方英尺，更加優(yōu)選的是，大約2立方英尺，和/或輔助腔室體積可以小于大約0.5立方英尺。
在另一個實施方案中，與上述(描述的內(nèi)容)相比，端口結(jié)構(gòu)是相反的。因此，輔助腔室安裝有端口，允許對輔助腔室增壓，而主要腔室沒有安裝端口并且不被增壓。


本發(fā)明的上述和其他的目的、特征和優(yōu)勢可以通過以下對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案的更加詳細(xì)的描述中顯示出來，正如結(jié)合附圖所解釋說明的那樣，其中不同視圖中的類似參考數(shù)字指代相同部件。附圖不是嚴(yán)格依據(jù)比例繪制，重點在于舉例說明本發(fā)明的原理。
附圖1A和1B是現(xiàn)有技術(shù)的示意圖，其中主要腔室和輔助腔室都安裝有端口。
附圖2是本發(fā)明的實施方案的示意圖，其中只有主要腔室安裝有端口。
附圖3是本發(fā)明的實施方案的示意圖，其中排出端口經(jīng)過配置放置在輔助葉片的路徑中。這幅示意圖也描述了回轉(zhuǎn)體之間的距離是相同的并大于主要腔室的長度。
附圖4是本發(fā)明的實施方案的示意圖，其中兩個回轉(zhuǎn)體被安置的距離小于主要腔室的長度，和兩個回轉(zhuǎn)體被安置的距離大于主要腔室的長度。
附圖5是本發(fā)明的具有多級壓縮機(jī)的實施方案的示意圖，其中空氣經(jīng)過兩級壓縮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在本文中公開的顯著改進(jìn)的環(huán)形交叉式葉片裝置。在一個實施方案中，發(fā)明是自控同步環(huán)形交叉式葉片裝置。本發(fā)明具有旋轉(zhuǎn)安裝在支撐結(jié)構(gòu)中的兩個或更多的回轉(zhuǎn)體，以致每一個回轉(zhuǎn)體的葉片通過共同區(qū)域或交叉區(qū)域。每一個主要回轉(zhuǎn)體的葉片之間有容納和更換工作液體的腔室?？梢酝ㄟ^葉片的相互作用改變腔室的體積。由于回轉(zhuǎn)體及其葉片持續(xù)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生周期性的正位移抽吸作用以啟動工作液體的處理，例如泵、壓縮機(jī)或擴(kuò)張機(jī)。如果在過程中增加熱，那么裝置可以作為發(fā)動機(jī)使用。如果在過程中減少熱，那么裝置可以作為冷凍設(shè)備使用。
本發(fā)明及其實施方案所依據(jù)的環(huán)形幾何(形狀)提供了非常靈活的設(shè)計平臺。它不僅考慮到特別緊湊的機(jī)械設(shè)備，而且提供許多可以調(diào)節(jié)的特性以致使抽吸作用發(fā)揮最大的效益并有利于本發(fā)明可以利用的熱力學(xué)循環(huán)。本發(fā)明的關(guān)鍵特征是能夠允許可配置的測定體積比例介于工作液體的初始體積和最終體積之間。例如，在發(fā)動機(jī)的例子中，這一特征提供了顯著的增加熱效率的能力。
附圖1A顯示的是具有端口的現(xiàn)有技術(shù)發(fā)明的示意圖，所述端口供主要腔室208和輔助腔室202使用。輔助葉片120與主要葉片122相互交叉；輔助腔室202與液體輸入端口240流動連接；主要腔室208與液體輸出端口232流動連接。
附圖1B顯示的是具有液體輸入端口230的主要腔室208和具有液體輸出端口242的輔助腔室202的現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)明的示意圖。
附圖2顯示的是本發(fā)明的實施方案的示意圖，其中只有主要腔室安裝有端口，從而排除選擇的端口。附圖1A和附圖1B的編號系統(tǒng)已經(jīng)被保護(hù)。
附圖3顯示的是本發(fā)明的實施方案的示意圖，其中排出端口232經(jīng)過配置位于輔助葉片120的路徑中。這幅示意圖也描述了回轉(zhuǎn)體之間的距離A是相同的并大于主要腔室的長度。
附圖4顯示的是本發(fā)明的實施方案的示意圖，其中兩個回轉(zhuǎn)體之間的距離B小于主要腔室的長度，和兩個回轉(zhuǎn)體被放置的距離A大于主要腔室的長度。
本發(fā)明可以在，例如，第5,233,854號美國專利中描述的裝置或發(fā)動機(jī)中使用，其全部教導(dǎo)在此通過引證被并入本文。
為了得到好的相互嚙合和改進(jìn)的密封，第一回轉(zhuǎn)體的內(nèi)部外圍表面和主要葉片是橫向凹進(jìn)的，而第二回轉(zhuǎn)體的外部外圍表面和輔助葉片是橫向凸出的，正如第5,233,854號美國專利中描述的那樣。
裝置可以設(shè)計為具有許多第二回轉(zhuǎn)體，其中幾何(形狀)的限制被第一回轉(zhuǎn)體加強(qiáng)了。優(yōu)選的是，將第二回轉(zhuǎn)體徑向定位于第一回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸周圍?？赡艿氖牵ㄟ^改變回轉(zhuǎn)體的直徑，或者改變所使用的回轉(zhuǎn)體的數(shù)量來改變裝置的位移。每個回轉(zhuǎn)體的輔助葉片的數(shù)量等于(所述第一回轉(zhuǎn)體上的主要葉片的數(shù)量)除以(齒輪速比)。
在自控同步的實施方案中，裝置是通過任一驅(qū)動軸來啟動，優(yōu)選但不是必須，在一個回轉(zhuǎn)體上中心定位，或者沿切線流入系統(tǒng)的液體流動。驅(qū)動軸可以是一個或更多的回轉(zhuǎn)體。進(jìn)一步，驅(qū)動軸可以位于主要或輔助回轉(zhuǎn)體上。
在一個實施方案中，裝置的輸出能量是壓縮系統(tǒng)中的被壓縮空氣。在另一個實施方案中，能量通過擴(kuò)張機(jī)系統(tǒng)中的驅(qū)動軸輸出。在另一個實施方案中，在單一的第一回轉(zhuǎn)體上結(jié)合的壓縮和/或擴(kuò)張系統(tǒng)，是可使用的，例如在多級壓縮機(jī)或擴(kuò)張機(jī)中。
裝置可以配置為多級壓縮機(jī)。所述設(shè)備的典型應(yīng)用是，例如，各種工業(yè)應(yīng)用中的空氣壓縮中使用的設(shè)備。與這些設(shè)備相同的是，空氣在第一階段被壓縮，從1atm初始壓力到大約3atm，例如，中間壓力。通過中間冷卻器空氣可以被任意冷卻，然后空氣被壓縮，從中間壓力的3atm到9atm，例如，最終壓力，然后被釋放到空氣系統(tǒng)的余部中，包括分離器、干燥器和過濾器等。在這個實施例中，每一個階段的壓力比設(shè)置為3∶1；然而，裝置也可以在其他的壓力比下操作。
參考附圖5，顯示的是具有以逆時針反向從S1標(biāo)記到S9的九個扇面的裝置。扇面S1到S6用于第一階段的壓縮。扇面S7和扇面S8用于第二階段的壓縮。這一實施方案顯示了緩沖器的使用，扇面S9，用于降低第一階段和第二階段的扇面之間的最大壓力差。緩沖器的使用是可以選擇的；然而，降低第一階段和第二的扇面之間的壓力差受益于對密封和泄漏的觀察。
在這個實施方案中，進(jìn)入裝置的空氣的壓力為1atm?？梢赃x擇使用輸入過濾器以去除空氣流中的顆粒?？諝饨?jīng)過第一階段的輸入后并被分配到每一個扇面S1到S6的輸入端口。顯示在裝置中的每一個端口的數(shù)字代表每一個端口的實際壓力(大氣壓)。在每一個各自的第一階段扇面上，空氣經(jīng)過壓縮到3atm的中間壓力，并通過輸出端口釋放，和在第一階段的輸出中被收集。因此，第一主要腔室的排出端口與第二主要腔室的吸入端口流動連接。典型的是，空氣流經(jīng)中間冷卻器以降低溫度，從而減少需要的用于第二階段的壓縮空氣所需要做的功。空氣流經(jīng)第二階段輸入并進(jìn)入扇面S7和S8的輸入端口，而且在兩個扇面上，空氣在壓力比為3∶1的壓力下被再次壓縮到9atm的最終壓力。扇面中的空氣通過各自的輸出端口并在第二階段的輸出口處離開裝置，在此經(jīng)過空氣壓縮系統(tǒng)的下游端口。
第一階段的扇面(從S1到S6)之間的最大壓力差為設(shè)定的2atm，輸出壓力為3atm和輸入壓力為1atm。第二階段的扇面(從S7到S8)之間的最大壓力差為設(shè)定的6atm，輸出壓力為9atm和輸入壓力為3atm。S6和S7之間的最大壓力差為設(shè)定的0atm，S6的輸出壓力相當(dāng)于3atm，和S7的輸入壓力相當(dāng)于3atm。S8到S9之間的最大壓力差為設(shè)定的6atm，S8的輸出壓力相當(dāng)于9atm，和S9的輸入壓力相當(dāng)于3atm。S9和S1之間的最大壓力差為設(shè)定的2atm，S9的輸出壓力相當(dāng)于3atm，和S1的輸入壓力相當(dāng)于1atm。
如果沒有提供S9作為緩沖器使用，那么扇面S1可以與S8相鄰排列，在這種情況下，S1和S8之間的最大壓力差為設(shè)定的8atm，S8的輸出壓力相當(dāng)于9atm，和S1的輸入壓力相當(dāng)于1atm。緩沖器，S9，將裝置中的最大壓力差從8atm降低到6atm。借助第二階段的輸入向緩沖器提供3atm的中間空氣。由于排除了將發(fā)生的必須用于壓縮的密封，緩沖器中的空氣并不經(jīng)過壓縮。
對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說，比較明顯的是可以提供兩個階段；可以包括額外的緩沖器，而且階段可以在相似的壓力比下操作或者每一個階段可以有各自獨立的壓力比。同樣明顯的是，裝置也可以配置為多級擴(kuò)張機(jī)，或可能是具有各種不同的明顯結(jié)構(gòu)多級壓縮機(jī)和擴(kuò)張機(jī)。
在一個實施方案中，裝置的所有的回轉(zhuǎn)體可以作為壓縮機(jī)系統(tǒng)。在另一個實施方案中，所有的回轉(zhuǎn)體可以作為擴(kuò)張機(jī)系統(tǒng)。在另一個實施方案中，至少一個壓縮機(jī)系統(tǒng)與至少一個擴(kuò)張機(jī)系統(tǒng)連接，能量在兩個系統(tǒng)之間流動。能量流可以是單向或雙向的。在另一個實施方案中，燃燒設(shè)備可以安置在兩個這樣的結(jié)合為一體的系統(tǒng)之間，優(yōu)選的是，自控同步系統(tǒng)。
發(fā)動機(jī)的熱動力學(xué)循環(huán)階段在第5,233,954號美國專利中已經(jīng)描述過了，其全部教導(dǎo)在此通過引證被并入本文。本發(fā)明中葉片裝置的改進(jìn)可以適用于發(fā)動機(jī)，正如本文中描述的。
回轉(zhuǎn)體的葉片僅僅需要在壓縮和擴(kuò)張的階段中維持密封，在軌跡中壓縮和擴(kuò)張是需要的。由于上述階段發(fā)生在相對短的時間內(nèi)，并發(fā)生在實際的數(shù)量較少的回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)中，由于密封產(chǎn)生的摩擦被大量減少。大部分的回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)并不受到密封設(shè)備的阻礙。
當(dāng)腔室不需要增壓或密封時，人們將領(lǐng)會到，可以將軌跡和/或葉片制作為允許軌跡中的液體流過或經(jīng)過軌跡中的另一個葉片，并防止增壓。在一個實施方案中，軌跡的高度和/或?qū)挾却笥谌~片(在葉片之上或之下加入一些密封)的高度或?qū)挾?，并在葉片位于軌跡內(nèi)時，允許液體流經(jīng)葉片。在另一個實施方案中，葉片的上表面配置為在沿著其長度上具有凹槽，以允許液體流經(jīng)葉片。
裝置可以適用于與單一的液體或多種液體一起工作。本文中使用的術(shù)語“液體”是指任何液體或氣體。液體的實施例包括但不限于空氣、水和燃料。而可以采用多種液體，它們可以流經(jīng)相同或不同的輸入和排出端口，流經(jīng)相同或不同的輔助回轉(zhuǎn)體或主要回轉(zhuǎn)體。
本文中所描述的改進(jìn)的應(yīng)用可以適用于1993年8月10日出版的第5,233,954號美國專利中所描述的裝置的實施方案和2003年6月19日公布的第2003/0111040號Tomcyzk美國專利以及其他的環(huán)形葉片裝置中。上述專利和公開的內(nèi)容的全部教導(dǎo)在此通過引證被并入本文。
本文中的設(shè)定的尺寸和范圍只是出于解釋典型裝置的尺寸的目的。依據(jù)本發(fā)明的原理來確定的設(shè)備的實際尺寸可以明顯地超出列表范圍之外而遠(yuǎn)離它們的基礎(chǔ)原理。進(jìn)一步說，對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說，可以改變本發(fā)明所顯示的和描述的各種形式和細(xì)節(jié)。上述改變應(yīng)包括在隨后附上的說明書的宗旨和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)形交叉式葉片裝置，該裝置包括具有內(nèi)表面的支撐結(jié)構(gòu)、第一回轉(zhuǎn)體和至少一個旋轉(zhuǎn)安裝到所述支撐結(jié)構(gòu)上的交叉的第二回轉(zhuǎn)體，其中(a)所述第一回轉(zhuǎn)體具有安裝在所述第一回轉(zhuǎn)體的呈放射狀的內(nèi)部外圍表面上的眾多主要葉片，與所述主要葉片和所述支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面之間的間距限定眾多主要腔室；(b)允許液體流入所述主要腔室的吸入端口和允許液體從所述主要腔室排出的排出端口；(c)所述第二回轉(zhuǎn)體具有安裝在所述第二回轉(zhuǎn)體的呈放射狀的外部外圍表面上的眾多輔助葉片，與所述輔助葉片和所述支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面之間的間距限定眾多輔助腔室；(d)所述第一回轉(zhuǎn)體的第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第二回轉(zhuǎn)體的第二旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)過排列以使所述旋轉(zhuǎn)軸并不相互交叉，所述第一回轉(zhuǎn)體、所述第二回轉(zhuǎn)體，主要葉片和輔助葉片經(jīng)過排列以使所述主要葉片和所述輔助葉片僅在旋轉(zhuǎn)期間的一個位置上相互交叉；以及(e)其中輔助葉片必然移置到主要腔室中并對主要腔室中的液體增壓，而輔助腔室中的液體并未被充分增壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述吸入端口與同一主要腔室的排出端口之間不是充分流動連接的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中至少兩個連續(xù)的主要葉片的引導(dǎo)表面與至少兩個連續(xù)的輔助葉片的曳尾表面相接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，包括眾多所述第二回轉(zhuǎn)體，呈放射狀定位在所述第一旋轉(zhuǎn)軸周圍，其中所述輔助腔室并不同時與吸入端口和排出端口流動連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括眾多楔形扇面，與所述第二回轉(zhuǎn)體一起被封裝到相鄰扇面之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中所述輔助葉片的軸寬與所述主要葉片的軸寬之比小于1∶1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中所述輔助葉片的軸寬與所述主要葉片的軸寬之比小于0.5∶1。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中輔助葉片在第二軌跡中移動和所述排出端口在第二軌跡中定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中所述吸入端口在最接近主要葉片和輔助葉片的交叉點定位。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中每一個所述第二回轉(zhuǎn)體之間的距離是相同的。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中每一個所述第二回轉(zhuǎn)體之間的距離是不相同的。
12.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中至少一對所述第二回轉(zhuǎn)體之間的距離不同于至少一對其他的所述第二回轉(zhuǎn)體之間的距離。
13.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中交叉點的至少兩個所述第二回轉(zhuǎn)體之間的距離小于所述主要腔室的長度。
14.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中交叉點的至少兩個所述第二回轉(zhuǎn)體之間的距離大于所述主要腔室的長度。
15.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中交叉點的至少兩個所述第二回轉(zhuǎn)體之間的距離小于所述主要腔室的長度，和其中交叉點的至少兩個所述第二回轉(zhuǎn)體之間的距離大于所述主要腔室的長度。
16.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中所述第二回轉(zhuǎn)體具有多片所述輔助葉片，其數(shù)量等于所述第一回轉(zhuǎn)體上的主要葉片的數(shù)量除以用齒輪速比，該齒輪速比等于所述第一回轉(zhuǎn)體每轉(zhuǎn)一周所述第二回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中所述齒輪速比至少為1∶1。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的裝置，其中齒輪速比至少為1.5∶1。
19.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中裝置可以配置為連接有用于提供輸入動力的外部設(shè)備的壓縮機(jī)或泵，以驅(qū)動所述第一和/或第二回轉(zhuǎn)體，或者可以配置為連接有用于使用輸出動力的外部設(shè)備的擴(kuò)張機(jī)，以驅(qū)動第一和/或第二回轉(zhuǎn)體或其結(jié)合。
20.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中流經(jīng)主要腔室的液體的總流動速度可以至少為250立方英尺/分鐘，所述第一回轉(zhuǎn)體的主速度至少為1700轉(zhuǎn)/分鐘。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其中所述第二回轉(zhuǎn)體的速度可以是至少3000轉(zhuǎn)/分鐘與流經(jīng)主要腔室的最大流動速度。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中所述主要腔室體積為至少大約0.75立方英尺。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中所述輔助腔室體積為至少大約0.5立方英尺。
24.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中至少第一主要腔室的一個排出端口與第二主要腔室的吸入端口流動連接。
25.一種環(huán)形交叉式葉片裝置，該裝置包括包含有內(nèi)表面的支撐結(jié)構(gòu)、第一回轉(zhuǎn)體和至少一個旋轉(zhuǎn)安裝到所述支撐結(jié)構(gòu)上的交叉的第二回轉(zhuǎn)體，其中(a)所述第一回轉(zhuǎn)體具有安裝在所述第一回轉(zhuǎn)體的呈放射狀的內(nèi)部外圍表面上的眾多主要葉片，與所述主要葉片和所述支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面之間的間距限定眾多主要腔室；(b)所述第二回轉(zhuǎn)體具有安裝在所述第二回轉(zhuǎn)體的呈放射狀的外部外圍表面上的眾多輔助葉片，與所述輔助葉片和所述支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面之間的間距限定眾多輔助腔室；(c)允許液體流入所述輔助腔室的吸入端口和允許液體從所述輔助腔室排出的排出端口；(d)所述第一回轉(zhuǎn)體的第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第二回轉(zhuǎn)體的第二旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)過排列以使所述旋轉(zhuǎn)軸并不相互交叉，所述第一回轉(zhuǎn)體、所述第二回轉(zhuǎn)體，主要葉片和輔助葉片經(jīng)過排列以使所述主要葉片和所述輔助葉片僅在旋轉(zhuǎn)期間的一個位置上相互交叉；以及(e)其中輔助葉片必然移置到輔助腔室中并對輔助腔室中的液體增壓，而主要腔室中的液體并未被充分增壓。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種環(huán)形交叉式葉片裝置，該裝置安裝有交叉回轉(zhuǎn)體以形成主要腔室和輔助腔室(208，202)，所述主要腔室和輔助腔室的端口結(jié)構(gòu)可以最大程度的減小摩擦力和最大程度的提高效率。特別是，本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)形交叉式葉片裝置，所述裝置能夠通過沒有外齒輪傳動的嚙合表面來顯著地減少摩擦損失，這是通過將一個或另外的回轉(zhuǎn)體的功能從“液體流動”改變?yōu)椤伴y系”來實現(xiàn)的，從而減少嚙合表面的界面上的壓力負(fù)載和相關(guān)的無用功。本文所描述的發(fā)明涉及這些方面的改進(jìn)。
文檔編號F01C1/00GK1898464SQ200480038260
公開日2007年1月17日 申請日期2004年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者斯特林·H·貝利, 斯蒂芬·M·克默澤克 申請人:機(jī)械公司