专利名称：使用摆动旋转活塞的装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及活塞工作设备，尤其是涉及马达、膨胀机、压缩机和带有旋转汽缸的液压装置。
对于汽车使用来讲，涡轮机和斯特林发动机的响应时间太慢，汪克尔发动机已经不受欢迎，所以，尽管效率低，汽油和柴油马达仍已成为汽车工业中的支柱。考虑到在这些马达中的燃烧温度，其理论效率(Carnot效率)为百分之七十以上。今天的汽车马达的效率通常是百分之二十五。低效率的一个主要的原因是由于活塞贴着汽缸壁的滑动摩擦引起的较高能量损失。这种损失转化为热能，由环绕发动机汽缸壁的冷却水带走。
自从早期的蒸汽动力设备以来，活塞式发动机已经发挥作用。标准的内燃机到处都是。内燃机的变化是汪克尔马达和旋转活塞式发动机，比如在美国专利US3741684中描述的发动机。美国专利US5813372中描述了一种旋转活塞式发动机，其中因为活塞不接触汽缸壁，所以内部摩擦得以减小。只有活塞环接触汽缸壁。汽缸和活塞绕着一轴旋转，并且依靠一滑阀装置来打开进口和出口汽门。该装置的困难是经过阀门的头部的较大滑动表面产生较大的摩擦量。
美国专利US5803041描述了一种旋转式发动机，其中直线的活塞运动转换成为汽缸的旋转运动。
美国专利US5138944描述了一种旋转式发动机，其中长方形的活塞在一环形空腔内旋转。当活塞沿着一个方向连续旋转时，在活塞的每一转期间，封闭环形空腔的门打开一次，从而允许活塞通过。活塞通过从该空腔的圆柱形内壁上穿过的一圆盘，连接到中心轴上。这一装置的问题是因为其靠在汽缸壁上摩擦，所以环绕旋转活塞总是发生较大的滑动摩擦。另外的摩擦发生在圆盘穿透汽缸壁的地方。
美国专利US4938668画出了一种旋转活塞设计，其中两组旋转活塞在一起摆动，并且随着两组活塞绕着一公用轴旋转，分开形成容积改变的空腔。一凸轮系统提供驱动轴的推力装置。活塞贴着设在进口和出口汽门的端板滑动。因为旋转活塞贴着外面的汽缸和汽门所在的端板而摩擦，所以该装置也有较大的滑动摩擦。
美国专利US4002033是一旋转式置换装置，其具有一个旋转隔板密封转子，其贴着主旋转活塞旋转。然而，因为表面速度不同，所以在密封转子和旋转活塞之间有一微小的间隙。它们以相同的角速度旋转，但是因为它们的直径不同，所以邻近的表面速度就不同。旋转活塞不接触汽缸壁，从而消除了滑动摩擦。但是这便于过分的泄漏。为了减少泄漏，在活塞壁内形成凹槽，从而在气流中产生紊流。但是泄漏依然是该设计的一个问题。
美国专利US4099448示出了具有绕着轴旋转的旋转齿轮的旋转叶片，该轴使叶片保持同步。在该设计中滑动摩擦是明显的，因为叶片的外部顶点具有在汽缸壁上滑动的密封件。
美国专利US3282513描述一种具有旋转叶片的发动机，该叶片在其末端设有滑动密封件，其在汽缸壁上滑动。润滑油必须从中心旋转轴供应给密封件。该装置具有和我们的单缸发动机共同的一些特征，但是我们的单缸发动机具有安装在汽缸壁内的密封件，而不是安装在旋转活塞内，并且润滑油能够从汽缸的外面供应，而不是通过轴和活塞。
美国专利US2359819是一泵，它在汽缸壁处设有滑动密封件。相似地，美国专利US5228414、3315648、3181513、2989040、2786455、1010583和526127描述了具有旋转件的设计，该旋转件具有在汽缸壁上滑动的密封件。
因为消耗油量并且由于温室气体会污染大气，所以今天的汽油发动机被更有效的动力装置取代经历了过去较长的时间。按照本发明，提供了一种新的流体驱替机械，其被称作“MECH”(马达、膨胀机、压缩机或者液压装置的英文单词的词头)，以及适当的改进，它们能够用作内燃机、膨胀机(涡轮机的同义词)、压缩机、液压马达或者泵。所述的MECH包含滚动摩擦，并非滑动摩擦。
在随后的说明书部分中将提出本发明的另外的目的、好处和新的特征，并且依靠后面的检验，对于本领域技术人员来说该部分将变得明白，或者可以通过本发明的实践可以学会。通过在所附的权利要求书中特别指出的装置和结合，可以认识和获得本发明的目的和好处。
图2是本发明一实施例的端视图，画出了用于将摆动运动转换为连续的旋转运动的曲轴。
图3是根据本发明另一实施例的四冲程发动机的径向剖面图。
图4是根据本发明一实施例的膨胀机的径向剖面图。
图5是一放大图，特别描绘出了用于图4中的膨胀机的排气阀装置。
图6是根据本发明另一实施例的压缩机的径向剖面图。
图7是用在本发明的变化实施例中的单个旋转活塞的径向剖面图。
图8是用于本发明的四活塞结构的曲轴设计的径向剖面图。
图9是本发明的四活塞结构的径向剖面图。
对于相同容积的发动机来讲，本发明所述的MECH具有四倍于普通汽油马达的位移，其传送出四倍的动力。但是由于所述MECH具有较低的摩擦损耗，MECH发动机预计具有相同尺寸的汽油发动机的五倍的动力。相反的，MECH发动机重约相同动力汽油发动机重量的五分之一。
所述的MECH发动机被用作小汽车或者卡车的动力装置，或者用作混合汽车的动力源。所述的MECH发动机也可以用来制造割草机、电动自行车、电动发电机。较轻的重量使它们对于链锯或者其他手持电动工具具有吸引力。较大MECH的柴油或者汽油发动机能够用在发电厂。家庭或者商场自发电系统可以使用小型MECH发动机构造。
已知滚动摩擦大大小于滑动摩擦。活塞在汽缸内的滑动具有极高的摩擦损失。在本发明中，滚动摩擦包含在两旋转活塞在一起滚动时，而不是沿着它们的纵轴滑动的时候。大多数的人们将单词“活塞”和在汽缸内轴向滑动的圆柱形物体联系起来。在本发明中，“旋转的活塞”被定义为以旋转的方式绕着轴线摆动的一部分圆柱体。其不能轴向地直线运动。旋转活塞实际上在汽缸内旋转，与活塞和汽缸绕着某一外部轴线旋转的“旋转活塞”(在某些现有技术中描述的)形成对比。
图1画出了一种所述MECH的四冲程内燃机的原理。在发动机汽缸体1内，旋转活塞2和3以摆动的形式绕着在汽缸4和5内的轴6和7旋转，并且在接触点15(实际上是一条“接触线”)滚动在一起。该滚动接触点形成轴向滚动接触密封，从而防止气体通过下腔26和27与上腔24和25之间。该滚动密封具有大大小于滑动密封的摩擦。应注意，在上腔24中的压力和上腔25中的压力基本一样，在下腔26中的压力和下腔27中的压力基本一样。所以气体几乎没有流过间隙22的倾向。从而可以看出，轴6、7和汽缸轴同轴，并且活塞绕着由汽缸轴确定的旋转轴偏心地枢转，实际上同轴地枢转。
在本说明书和权利要求中，“偏心的”是指具有其旋转轴的活塞——或者更具体是指该应用，它的枢转轴——和其重心偏移，以便能够施加往复移动。通常在本发明中，活塞枢转轴平行并偏离穿过其重心延伸的活塞的纵轴。这样，关于活塞“偏心地”枢转，尽管活塞的重心沿着与枢轴同心的圆弧来回变化，但是其大部分的质量总是偏离枢轴。
在图1中画出的旋转的圆柱体是半圆柱形，也就是说，从一面到另一面的角度是180°。为了适合不同的应用场合，该角度可以改变，然而，对于一些应用场合最好是180°，在图中示出的半圆柱形是为了作为例子，但并非为了限制。楔块8和9也能够有角度改变，以用于不同的用途。在旋转活塞2、3和汽缸壁之间的间隙22应该足够大，以便旋转活塞不摩擦该壁。间隙22应该足够大，从而防止导致碳氢化合物散发的燃烧的熄灭。
端板(图1中未示出)覆盖旋转活塞2、3的端部，并且固定到发动机汽缸体1上。滑动摩擦发生在旋转活塞的端部和端板之间，但是由于旋转活塞2、3相对它们的直径能够被制造得很长，所以这种摩擦相对较小。例如，汽缸的直径可以是四英寸，而其长度可以是两英尺或三英尺。在端板的凹槽内的径向端部密封件20，通过消除活塞紧紧压靠在端板上的要求，能够进一步减小这种滑动摩擦。这些密封件20和在普通马达中的活塞环类似。端部密封件20是“U”形的，其底部末端邻接，相反的端部压靠着轴6和7，油被喷射在端部密封件之间。在端板凹槽中的弹簧(未示出)将密封件22偏压在旋转活塞的端部。
在操作中，当旋转活塞3顺时针旋转时，活塞2逆时针旋转，并且在上腔24和25中的燃油空气混合物被压缩。当完成压缩时，火花塞(未示出)点火并引爆燃油空气混合物。爆发的压力和旋转活塞2、3的旋转方向换向。反向旋转的活塞压缩在下腔26和27中的燃油空气混合物，之后在腔26和27中的引爆又使旋转活塞2、3的方向换向。由凸轮(未示出)驱动的阀杆11打开上阀10，允许气体从上腔24和25经过上部管道12并通过阀10排放出去。(在本说明书中，使用“上”和“下”表示附图的上下部分，并非必须是MECH实体的上下部分)。如果活塞非常长，多于一个的进气阀、排气阀和火花塞是有利的。用作内燃机的本发明的所有实施例可以任选地具有在每一腔内的多个火花塞、多个进气阀和多个排气阀的特征。
在下一循环中，杆14打开下阀13，从而允许排放的气体从下腔26和27经下部管道12’排出，而新的燃油空气混合物经过进口阀被吸入上腔24和25。这些进气阀直接位于排气阀10(进一步地进入纸里)的后面，因此没有画出来。相似的进气阀位于下阀13的后面。该循环重复进行。
图2画出了端板50和位于端板上的机构。该端板固定到发动机汽缸体1的端部，并且紧邻旋转活塞2、3的端部。图1中的轴6和7穿过端板50延伸，并且连接到齿轮60和61上。这些齿轮在其圆周上具有齿轮齿，它们相互啮合，从而将齿轮60和61保持在正确的相互位置上。齿轮啮合的目的是防止旋转活塞2、3一起滚动时的滑动。这些齿也从齿轮60和61传递能量，以便使该能量传递到曲轴杆51，该曲轴杆通过轴52可枢转地安装到齿轮61上。然后曲轴杆51通过轴53驱动飞轮54。(53和曲轴杆51的端部假想线表示从观察者一侧看，这些部分位于飞轮54的下面)。曲轴55连接飞轮54，并将能量从发动机传送到外部。曲轴55穿过发动机壳体(未示出)设置，发动机壳体位于图2的观察者一侧。
油泵由活塞75(弯曲的杆)和弯曲的腔76构成。活塞75连接到一个齿轮上，当齿轮摆动时，活塞75进入腔76中，并且迫使油(保持在齿轮所在的壳体内)流过单向阀78。油被以管子送往需要的各处。单向阀77允许油流入腔76。
在发动机汽缸体1的相对端的端板可以具有相似的齿轮机构，但是并非必须。端板为轴6、7和端部密封件20提供支撑。发动机需要一起动器、进入和排出支管、点火线、定时链、阀凸轮和其他对于汽油马达或柴油马达通用的零件。为了清楚起见，这些零件没有增加到附图中，流过发动机汽缸体1中的管道的水能够冷却发动机。这些管道没有画出，本领域技术人员能够增加它们。
该MECH发动机的一个重要的好处是汽缸壁和旋转活塞能够承受很高的温度，因为旋转活塞不接触汽缸壁并且不需要润滑。如果表面非常热，从燃烧的气体到表面的热损失将变小。从而提供更大的燃料经济性。在普通的内燃机中，燃料能量的大部分损失到汽缸壁上，并且通过冷却水被带走到散热器。在所述MECH中，因为在此进行润滑，所以端板将需要冷却。在壁内的内部气体能够提供在汽缸壁和端板之间的隔离。来自气体的热量损失到端板上，但是如果汽缸相对直径较长，那么该损失相对较小。
在图3中，画出了两冲程发动机，随着旋转活塞102逆时针旋转和旋转活塞103顺时针旋转，燃油空气混合物通过在发动机汽缸体100内的管子106和116被吸入，通过簧片阀117(或者另外类型的单向阀)进入下腔126和127。在上腔124和125中的燃油空气混合物被压缩，在压缩完成时，火花塞(未示出)点火，该爆炸迫使旋转活塞102、103换向。簧片阀117关闭并且在下腔126和127中的气体被压缩。
当旋转活塞接近一循环的结束时，它们在点122接触轴111的端部，这些点在活塞的表面被挖出，能够提供接近正常的接触。这迫使阀110打开，允许气体从上腔124和125排放，通过管子115出去。在上腔124和125中压力的减小允许在下腔126和127中的压缩气体穿过内部的管道120，通过簧片阀121(或者另外类型的单向阀)进入上腔124和125。通过在发动机汽缸体内100内确定的汽缸的一端设置阀121和另一端设置排气阀110，流入阀121内的气体势必会清除排放的气体，并且用新鲜的燃油空气混合物充满上腔124和125。这样，管道120和阀121最好位于靠近汽缸周边的楔块108内(在图中的排气阀110后面)，但是为了表示的清楚起见，在楔块108的最窄部分画出了它们，仿佛管道120和阀121在汽缸的同一端部。
当旋转活塞102、103又换向时，弹簧112使阀110关闭，从而困在上腔124和125中的气体将重新被压缩。循环得以往复。
两冲程循环MECH发动机和四冲程循环MECH发动机在其他方面相似。也就是说，其在一个端板上具有和图2的机构相似的机构，它具有如图1中示出的端部密封件20，但在图3中没有示出。滚动接触点15提供密封，从而防止气体从高压腔流到低压腔。
当高压气体(诸如蒸汽、空气、制冷剂蒸汽等)得以应用时，膨胀机能够将来自气体膨胀产生的能量抽出，以达到低压。涡轮机通常被认为是在蒸汽动力装置中的膨胀机。具有合适结构的所述MECH装置也用作膨胀机。
工业上已经采用旋转叶片、摆线、齿轮马达和螺杆膨胀机，用于各种不同的用途。这些设备一般具有较高的内部摩擦和过分的泄漏。这导致较低的容积效率。所述MECH膨胀机具有低的内部摩擦和更低的泄漏。
制造MECH膨胀机比涡轮机需要更低的费用，并且能够使用蒸汽、压缩空气和低沸点的液体。相似的构造能够用作液压马达。对于诸如驱动灌溉泵或者其他泵的用途，该MECH膨胀机能够直接地连接到MECH泵上，而没有设置发电机和电动马达来驱动泵。当膨胀机驱动发电机时，发电机带动马达，马达带动泵，这一系列设备的低效率被乘在一起。
图4画出了所述的MECH膨胀机。蒸汽、空气、或者其他高压气体进入进口管216，经过阀组件220，流进下腔226和227。当阀214打开时，以相反的方向绕着轴206、207驱动旋转活塞202和203。当活塞202、203接近其冲程的末端时，阀移动杆222撞击阀213，并且迫使阀214关闭，阀213打开。然后，高压气体通过进口管116进入上腔224、225，并且使旋转活塞202、203的旋转方向换向。阀组件220位于楔块209中，楔块209将上腔224、225和下腔226、227分开。高压气体趋于将阀211保持在一个位置，旋转活塞202、203将它们移动到别的位置。
图5画出了排气阀组件230，其位于图4中的阀组件220的后面。当高压气体正在进入下腔227时，气体从上腔225经排气阀组件230、通过阀233进入排出管236。类似阀移动杆222(图4)的移动杆撞击在每一冲程末端的排气阀231，从而通过杆231交替地打开或者关闭阀233和234。
所述MECH膨胀机具有类似于图2中所示的端部组件，还具有和MECH的内燃机类似的其他件。
图4所示的MECH膨胀机也能够用作液压马达。对于与此类似的膨胀机发动机，具有当供给的高压气体关闭时，活塞或者阀可以停在这样一个位置的可能性，即当压力又被打开时发动机将不会起动。在此需要一起动器。
用于膨胀机的另一阀装置具有一曲轴驱动的凸轮，该凸轮能够打开弹簧加压阀。这种方法允许在活塞到达其冲程的末端之前进口阀关闭，从而允许气体的绝热膨胀，以便获得更好的效率。
中国、印度和其他发展中国家的人民日益寻找空调的好处。工厂不能满足这种需要。一个主要的问题是这些国家的动力电网和电厂没有能力为所有新的空调提供必要的能源。甚至在美国，在加利福尼亚和纽约的热天，也已经发生能源管制。一种更加有效的空调会减轻这些问题。
制冷压缩机是电冰箱和空调内的主要能量消耗者。活塞压缩机具有高的内部摩擦。涡卷式、旋转叶片式和螺杆式压缩机具有高的摩擦和过度的泄漏。本发明的MECH压缩机将会解决这些困难。能够制造用于冰箱的小的、紧凑的MECH压缩机，同时能够生产用于大空调的大的装置。
图6是MECH压缩机的示意图。旋转活塞被画作具有从一面到另一面的角度为大约90°的四分之一圆柱体，在前面的图中，从一面到另一面的角度是180°或者别的角度，但是在图6中是90°，从而证明用于MECH几何尺寸的设计参数的柔性。
在汽缸体300中，旋转活塞302交替地压缩腔324和326中气体，而旋转活塞303交替地压缩在腔325和327中的气体。当一特定的活塞面下降时，气体经管子313通过簧片阀(或者其它类型的单向阀)被抽进相应的腔内。当气体被压缩时，阀310关闭，气体通过阀311经管子312被强制排出。
在端板上的齿轮机构和图2中示出的齿轮机构相似，但是如果旋转活塞302、303仅仅是四分之一圆柱体，齿轮60和61不能只是半个轮子(即180°)，并且曲轴的冲程长度将会减小。在该情况下，能量被输给曲轴，曲轴驱动旋转活塞，从而压缩气体。
该设计也用作流体泵。对于流体来讲，间隙322不能特别小，特别小将会阻止活塞运动不能较大。进口管和排出管能够制造得较大。
对于压缩机和流体泵来讲，一种MECH马达或者膨胀机能够用来直接驱动MECH压缩机或者泵。例如，如果一膨胀机作为驱动器，图4的轴206和207延伸进入压缩机，成为图6的轴306和307。曲轴杆和曲轴不再需要。
图7画出了用作马达、膨胀机或者压缩机的一种MECH的单一活塞的实施例。它不再有两个一起滚动的活塞，而是在汽缸体400内的旋转活塞403具有密封件433，以便防止气体从一个腔460流到另一腔462中去。这些密封件和小汽车发动机中的活塞环相似，但它是直的。密封件433在槽434中自由滑动，并被蛇形条簧435强迫径向向里压靠着旋转活塞。油能够喷射到两密封件之间，以便于润滑。这些密封件433的末端设置在密封件444的末端附近，密封件444在端板(未示出)内的槽中。这种设计没有采用滚动摩擦的好处，但是提供了一种高能量密度的紧凑的发动机。
在楔块409的槽431中的相似的密封件430和431防止通过轴407的泄漏。蛇形弹簧432将密封件压靠在轴上。在该图中没有画出阀，因为该设计可以应用于不同的MECH结构。该设计能够用于在单一汽缸体内的多个旋转活塞上，但是每个旋转活塞和它的汽缸将被和其它的旋转活塞和汽缸分开。
配重可以被附加到图2中的齿轮60和61(和其他实施例中它们的相对的部分)上，从而减小由于旋转活塞的运动引发的发动机的振动。制成中空的能够使活塞变得更轻。如果马达是四缸设计(通过将两缸设计加倍并且肩并肩地连接而构成)，具有相位错开180°的旋转活塞的设置，将会消除振动，并且也不再需要配重。如图8中所示，通过使所有四个旋转活塞驱动唯一的一个飞轮能够实现。在这种情况下，上活塞与下活塞的相位差不是精确的180°，但是接近180°。另外一种方法是具有两个飞轮和曲轴，并且两个飞轮在其圆周上具有彼此相互啮合的齿轮齿。这样提供一运转非常平稳的马达。
在图9中画出了能够消除振动的另一几何形状，图9是穿过旋转活塞和发动机汽缸体的剖面。四个旋转活塞501、502、503、504安装在发动机汽缸体500中。在该设计的一个端板上，所有四个齿轮(未示出)啮合，以便保持旋转活塞正确的对准。应注意，当下活塞的质量中心向上移动时，上活塞的质量中心向下移动。
在接触点515左右活塞滚动在一起。在该循环的一部分过程中，上下活塞在接触点516滚动在一起。为了实现发动机的固有的功能，实际上活塞不必在点516接触，但是因为所有四个齿轮必须啮合，所以活塞将在此接触。主体520占据活塞之间的空间，从而防止未用的气体占据该空间。通过连接到端板上将该主体固定到位。它能够包含用于冷却水的管道。这些减小振动的方法应用到所有形式的MECH上。
已经给出的本发明的前述说明，是为了解释和说明的目的，并非是彻底的说明或者为了将本发明限制到所公开的准确的形式，显然，根据上述教导进行的各种改进和变化是可能的。选择和描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理以及其实际应用，从而能够使本领域的其他技术人员最好地使用本发明的各种实施形式以及用于预期的特殊用途的各种改进。本发明的保护范围势必由在此所附的权利要求书来限定。
权利要求
1.一种利用能量的装置，包括由至少一个轴向汽缸确定的汽缸体；枢转地设置在每个所述的汽缸内的活塞，所述的活塞绕着汽缸轴偏心地循环转动；一摆动压缩容积和摆动膨胀容积，所述的容积由所述汽缸和活塞确定；用于在活塞旋转的每一半循环结束时，交替关闭和打开所述压缩容积以及交替关闭和打开所述膨胀容积的阀，其特征在于，在旋转的每一半循环处，绕着所述轴旋转的所述活塞的旋转方向换向。
2.根据权利要求1所述的装置，其包括一活塞和一汽缸，并且还包括至少一个轴向密封件，用来将所述的压缩容积和膨胀容积分开。
3.根据权利要求2所述的装置，还包括设置在所述活塞上的一齿轮；以及连接所述齿轮的曲轴，用来在摆动旋转运动和连续的旋转运动之间进行传动。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括和第二汽缸平行的第一汽缸，所述的汽缸径向相交叉，从而在沿着它们各自的长度方向之间提供一通道；以及和第二活塞平行的第一活塞，所述的活塞沿着滚动接触的公共的轴线相互接触；其特征在于，所述的活塞具有相反的旋转角度方向，并且所述的公共接触线确定一滚动密封，实际上将所述的压缩容积与所述的膨胀容积隔离。
5.根据权利要求4所述的装置，还包括固定在从所述第一活塞延伸的第一轴向轴上的第一齿轮，以及固定在从所述第二活塞延伸的第二轴向轴上的第二齿轮，其特征在于，所述的第一和第二齿轮具有相互啮合的齿，从而保持所述活塞的转动关系。
6.根据权利要求5所述的装置，还包括一润滑油泵，可操作地和所述的第一齿轮连接，从而活塞迫使油流出腔体。
7.根据权利要求2、4或5所述的装置，其特征在于，所述的活塞和汽缸构成四冲程循环燃烧发动机。
8.根据权利要求2、4或5所述的装置，其特征在于，所述的活塞和汽缸构成两冲程循环燃烧发动机。
9.根据权利要求2、4或5所述的装置，其特征在于，所述的活塞、汽缸和阀构成一具有高压进口和低压出口的膨胀机装置。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述的活塞、汽缸和阀构成一具有用于高压液力流体的高压进口汽门和低压流体出口的液压马达。
11.根据权利要求2、4或5所述的装置，其特征在于，所述的活塞、汽缸和阀构成一具有低压进口和高压出口的压缩机装置。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述的活塞、汽缸和阀构成一具有用于低压液力流体的低压进口汽门和高压流体出口的液压泵。
13.根据权利要求5所述的装置，还包括连接到所述齿轮上的曲轴，用来在摆动旋转运动和连续旋转运动之间进行传动。
14.一种用于燃烧、压缩或者膨胀流体的装置，其包括确定至少一对平行汽缸的汽缸体，所述的成对汽缸包括第一汽缸和第二汽缸，所述的汽缸径向交叉，从而确定在沿着它们各自长度的方向之间的通道；至少一对活塞，所述活塞中的第一活塞枢转地设置在所述的第一缸体内，所述活塞中的第二活塞枢转地设置在所述的第二缸体内，每个活塞绕着对应的汽缸轴偏心地循环转动，所述的活塞沿着滚动接触的公共轴线相互接触；第一摆动压缩容积和第一摆动膨胀容积，所述的第一容积由所述的第一汽缸和第一活塞确定；第二摆动压缩容积和第二摆动膨胀容积，所述的第二容积由所述的第二汽缸和第二活塞确定；用于在所述活塞旋转的每一半循环结束时，交替关闭和打开所述压缩容积以及交替关闭和打开所述膨胀容积的阀；其特征在于，在其旋转的每一半循环处，绕着所述轴旋转的每一个所述活塞的旋转方向改变；其中所述的活塞绕着平行轴旋转，所述的活塞具有相反的旋转角度方向，并且在所述活塞之间的所述的公共接触线确定一滚动密封，实际上将所述的压缩容积和所述的膨胀容积隔离。
15.根据权利要求14所述的装置，还包括齿轮，至少一个所述的齿轮可操作地与每个所述的活塞连接，所述的齿轮在它们各自的圆周上具有相互啮合的齿；可枢转地安装到一个所述的齿轮上的曲轴杆；一飞轮，其由所述的曲轴杆经一枢轴驱动。
16.根据权利要求14所述的装置，还包括固定在从所述第一活塞延伸的第一轴向轴上的第一齿轮，以及固定在从所述第二活塞延伸的第二轴向轴上的第二齿轮，其特征在于，所述的第一和第二齿轮具有相互啮合的齿，从而保持所述活塞的转动关系。
17.根据权利要求16所述的装置，还包括一润滑油泵，可操作地和所述的第一齿轮连接，从而活塞迫使油流出腔体。
18.根据权利要求14所述的装置，其包括多对汽缸和多对活塞。
19.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述的装置包括液压泵。
20.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述的装置包括压缩机。
21.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述的装置包括液压马达。
22.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述的装置包括膨胀机。
23.根据权利要求14所述的装置，还包括覆盖所述活塞的端部的端板；在所述活塞和所述端板之间的径向端部密封件。
全文摘要
由摆动旋转活塞(2，3)形成的马达、膨胀机、压缩机、或者液压装置，该装置包括具有旋转轴的汽缸(4，5)和端面，并且确定摆动压缩容积(24，25)和膨胀容积(26，27)。一轴向密封件(15)将压缩容积(24，25)和膨胀容积(26，27)分开，径向密封件(20)密封活塞的端面。在活塞的每一次摆动中，阀(10，13)控制关闭压缩容积和打开膨胀容积。本发明提供在活塞的压缩循环的结束时使活塞圆柱体的旋转反向的装置。可以提供一个或多个沿着轴向表面和其他活塞接触的活塞，从而形成能够减小摩擦能量损失的带有滚动接触的轴向密封表面。
文档编号F02B53/00GK1402812SQ00816607
公开日2003年3月12日 申请日期2000年11月29日 优先权日1999年12月1日
发明者梅尔文·L·普鲁伊特, 莱斯莉·G·斯皮尔, 斯坦利·D·普鲁伊特 申请人:梅尔文·L·普鲁伊特