压力变化的装置的制作方法

本申请要求了美国临时申请，申请号62/168,515（申请日2015年5月29日）和美国专利申请，申请号14/855,059（申请日2015年9月15日）的优先权，二者通过引用，其全文在此合并。

技术领域

本发明通常关于压力变化的设备和其制造方法和使用方法。更具体地，本发明的实施例是关于一装置，其压缩或膨胀气体，并且包括基于蚶线的设计或结构。

背景技术：

外旋轮线被定为旋轮线，其当第一圆绕第二圆外侧滚转时形成。第一圆被称为固定的基圆。第二圆被称为滚转基圆。当所述固定基圆的直径和所述滚转基圆的直径相等时，该轨迹线被称为蚶线。在极坐标中蚶线的方程式的形式是 r = b + a cos α。当所述固定基圆的直径是所述滚转基圆直径的2倍时，该外旋轮线被称为汪克尔（Wankel）型。（转子发动机（Wankel engine）的汽缸是外旋轮线。）

当b>a时，所述蚶线是单环蚶线，且旋转活塞具有2个锐角。具有锐角的活塞具有密封和泄漏的问题。在此有上百件专利公开了系统其是b>a的。早期的实例包括从1839年起的Woodhouse的旋转蒸汽引擎，和从1884年起的美国专利专利号298,952，近期的实例包括美国专利专利号8,539,931和欧洲专利公开No.0310549（参考示例，图1的现有应用）。具有旋转活塞的固定单环蚶线蚶线汽缸在公开领域已经超过了175年。

图1显示了现有的固定单环蚶线汽缸106和具有锐角的活塞105。所述活塞105绕轨道轴101旋转，所述轨道轴101绕固定轴线102循环移动，该固定轴102平行于所述轨道轴。103是进气口。104是排气口。108是压缩空间，107是进气空间。

如果b < a，所述蚶线是双环蚶线，并且具有外环和内环。所述活塞具有椭圆的形式，其长轴等于a+b，短轴等于a-b。具有轨道椭圆活塞的固定蚶线外环汽缸的实例包括美国专利No. 3,387,772和No. 6,926,505，以及美国专利申请，其公开号2011/0200476。

图2显示了现有固定蚶线汽缸114和椭圆活塞113的截面图。所述汽缸114具有的形状使其对应双环蚶线的外环。所述活塞113绕轨道轴112旋转，并且所述轨道轴112绕固定轴111循环移动，所述固定轴平行于轨道轴112。115是排气口。116是压缩空间，117是进气空间。

活塞在内部旋转的具有蚶线截面的固定汽缸总具有至少两条与汽缸壁接触的线。所述汽缸绕第一轴旋转，且第一轴同时进行绕其他轴的圆形轨道运动，该其他轴相对于蚶线汽缸是固定的并平行于第一轴。绕活塞中心的活塞旋转和绕圆周运动中心旋转的第一轴的圆周运动之间的比率是1:2（参考例子，图3所示的例子）。（在转子发动机中，活塞旋转和轨道轴运动之间的对应关系是3:2）。

具有内环蚶线截面的活塞在固定椭圆汽缸内部旋转，其至少具有两条接触线。当所述旋转轴做顺时针（例如，在相反的方向）转动时，所示活塞逆时针转动。

在奥托或迪塞尔发动机中，29%的燃料能量被传送到冷却系统，33%的转到排出系统。通过热的汽缸壁，所述冷却可以实质上的消失。通过比压缩比更高的膨胀比，所述排放损失可以减少。活塞和汽缸之间摩擦引起的损失也可以减少。

n-步，n+1容积，容积-到-容积的膨胀机使用相对小的第一位移空间。第一位移气体空间连接至高压气源并填充有一定量的气体。该气体量传送至大一些的第二位移空间。所述从较小到较大位移空间的气体量的传送在一个循环中重复n次。第（n+1）次（或最后一次）位移空间连接至低压气汇，并清空工作气体。

n-步，n+1容积，容积-到-容积的膨胀机需要n+1膨胀容积用于执行n个膨胀步骤。上海交通大学（the International Compressor Engineering Conference at Purdue Univ.的报告，2010年7月）和Daikin（美国专利，NO. 7,896,627）公开了容积-到-容积膨胀机使用了他们实验的滚动活塞膨胀机的原理。美国专利No. 6,877,314和美国专利No. 8,220,381公开了自由活塞，一步式，容积-到-容积的膨胀机。美国专利No. 8,695,335公开了液环容积-到-容积膨胀机。

本“技术背景”部分仅用于提供背景信息。“技术背景”的陈述并不意味着承认了本“背景技术”部分的主旨是本发明现有技术，并且本“技术背景”的任何部分，包括本技术背景”本身，都不能用于承认是向本发明的现有技术。

技术实现要素：

本发明关于压力变化的装置（例如，膨胀机，压缩机，泵或液体压力回收装置）其包括椭圆汽缸和蚶线活塞。

本压力变化装置的一个实施例使用具有椭圆截面的汽缸和具有内环蚶线截面的活塞。

所述压力变化的装置的某优点在于通过使用本方法其更易于为膨胀机制作接口。另一个优点是在循环中高压膨胀部分的有效的气体密封。

如上所述与现有方法相比的一个主要优点是，当使用椭圆汽缸时其进气口和排气口分开了180°。在以上现有方法中，当蚶线外环作为汽缸使用时，所述进气和排气通过使用分别的机理（例如，通过中心轴）来实施。

本压力变化的装置的另一个优点是，在循环中高压部分的大部分期间，所述两个压缩和膨胀空间是由所述活塞和所述汽缸之间的长密封间隙隔开的。同样，所述活塞和所述汽缸间的小间隙消除了任何滑动密封和润滑的需要。如果活塞、汽缸或二者的至少部分内表面设置有粗糙或开槽内表面，其密封效果会增加。密封效果不排除现有的密封（例如汪克尔型），或锐角的内环蚶线或外环蚶线的叶片密封。这些效果也不排除使用润滑或液体喷雾作为密封。

本压力变化装置的实施例的另一优点是使用轨道和/或往复运动避免了使用齿轮的任何需要。

本压力变化装置的另一优点是避免了在活塞中使用齿轮的任何需要，并允许从活塞到汽缸传动（当出现时）的分离，其有助于陶瓷活塞和汽缸的使用。当例如生物质或废物作为燃料使用时，这也是一个优点。

蚶线活塞装置的另一优点是，在同一汽缸内，在活塞的一个旋转期间内（如图20所示），在活塞一侧的空间或容积能够被用作压缩空间，同时所述活塞另外一侧的另外的空间或容积能够用作膨胀空间。

本压力变化装置的另一优点是有相对容易的能力用于从压缩到膨胀到变化，其在热能存储（Heat Energy Storage）应用中是非常有用的，所述热能存储应用（HES）在同一压力变化装置中能够用于充能和放能。堆叠多个压力变化装置的能力相结合，本压力变化装置在HES应用中也非常有用，其中在相同系统中不同压力变化装置之间的精确的容积关系对于高效率来说是必要的。

如果椭圆汽缸以角速度ω绕第一固定轴旋转，并且所述内环蚶线活塞以角速度2ω（参看示例图9）绕第二固定轴旋转，所述配置使得在活塞和汽缸之间相对运动关系与静态的内环蚶线和椭圆旋转之间相对运动关系相同，该椭圆旋转在此后由数学定义和／或如图3所示。

如果外环蚶线汽缸以角速度ω rad／s绕第一固定轴旋转，并且所述椭圆活塞以频率ω/(2π) Hz（各周期的一个往复循环，参看示例，沿图27所示的短轴，或者沿图30所示的长轴）做往复运动，所述配置使得在活塞和汽缸之间的相对运动关系和静态蚶线和椭圆旋转相对运动关系相同，该椭圆旋转在此后由数学定义和／或如图3所示。

如果内环蚶线活塞以角速度ω rad／s绕第一固定轴旋转，并且所述椭圆汽缸以频率ω/(2π) Hz（各周期的一个往复循环，参看示例，沿图24所示的短轴，或者沿图29所示的长轴）做往复运动，所述配置使得在活塞和汽缸之间的相对运动关系和静态内环蚶线和轨道和椭圆旋转的相对运动关系相同，该椭圆旋转在此后由数学定义和／或如图3所示。

轨道点的角速度是该点在轨道路径平面的极坐标中的径向分量的角度的时间导数。在本发明中，所有轨道路径可以说圆环的，并且限定轨道路径的圆心是坐标系的原点。

如果椭圆汽缸做轨道运动，并不以角速度ω绕第一固定轴旋转，并且内环蚶线活塞绕第二固定轴以-ω（参看图18）的角速度在相反的方向运动，所述配置使得在活塞和汽缸之间的相对运动关系和静态内环蚶线和椭圆旋转的相对运动关系相同，该椭圆旋转在此后由数学定义和／或如图3所示。

本发明的新颖性包括：

1.在非旋转轨道运动中的轮线汽缸中的旋转活塞；

2.在旋转汽缸中的轮线活塞的非旋转轨道运动；

3.在旋转轮线汽缸中的往复运动的活塞；

4.在往复汽缸中的旋转轮线活塞；

5.在旋转和轨道运动汽缸中的固定轮线活塞；

6.在旋转和轨道轮线运动汽缸中的固定活塞；

7.控制在旋转轮线汽缸中往复运动活塞的凸轮和凸轮从动件；

8.由凸轮和凸轮从动件控制的在往复运动汽缸中的旋转轮线活塞；

9.控制在旋转轮线汽缸中的非旋转轨道活塞的凸轮和凸轮从动件的运动；

10.由凸轮和凸轮从动件控制的在非旋转轨道汽缸中的旋转轮线活塞；

11.具有相同b值的多个蚶线压力变化装置和在两公轴线上的成对汽缸；

12.多个蚶线活塞和具有两公轴线的成对汽缸；

13.在一或多个公轴线上的多个蚶线往复压力变化装置；

14.在一或多个公轴线上的多个蚶线轨道压力变化装置。

本发明的一个实施例中，所述椭圆汽缸是固定的，蚶线内环活塞绕轴旋转。所述轴同时在圆轨道运动上移动。当所述轨道轴套规定轴在一个方向上旋转一个周期，所述活塞在相反方向上旋转一个周期。

在本发明当另一实施例中，所述蚶线内环活塞绕固定轴旋转，所述椭圆汽缸以角速度2:1的关系绕另一固定轴旋转。本实施例的优点是其是一个容易平衡的系统。

在本发明的一个实施例中，所述蚶线内环活塞绕固定轴转的，椭圆汽缸做圆环轨道运动，而不是绕另一固定轴旋转。

在本发明的另一实施例中，所述蚶线内环活塞绕固定轴旋转，椭圆汽缸以与蚶线内环活塞旋转速度相同的频率（例如，每秒的周期数量）做往复运动。

在本发明的一个实施例中，所述蚶线外环汽缸绕固定轴旋转，所述椭圆活塞绕另一固定轴以2:1的角速度关系旋转。

本发明的一个实施例，所述蚶线单环汽缸绕固定轴旋转，所述椭圆活塞绕另一固定轴以2:1的角速度关系旋转。

在本发明的一个实施例中，所述蚶线外环汽缸绕固定轴旋转，椭圆活塞以与蚶线内环活塞旋转速度相同的频率（例如，每秒的周期数量）做往复运动。

本发明的一个实施例，所述蚶线单环汽缸绕固定轴旋转，所述椭圆活塞以与蚶线内环活塞旋转速度相同的频率（例如，每秒的周期数量）做往复运动。

本发明进一步的实施例，所述装置还包括至少一个入口（例如，进气口）和至少一个出口（例如，排气口）。例如，包括椭圆汽缸的装置可以具有至少一个结合了入和出（例如，进气和排气）的开口，其位于汽缸主轴相对端的各端。

具有直线型和轨道的运动的一个优点是避免了复杂齿轮传动的任何需求。所述往复能够由外心装置控制，所述外心装置可以是例如苏格兰曲柄，十字滑块联轴器，凸轮和凸轮从动件，曲轴，或涡旋压缩机外心装置。苏格兰曲柄是具有凸轮盘的凸轮和凸轮从动件。苏格兰曲柄可以用于引导椭圆汽缸往复的运动，如图23，24和25所示。在蚶线外环汽缸（例如，图27所示）中往复运动的椭圆活塞可以由相同的方式引导。两个垂直的苏格兰曲柄能够用于引导汽缸或活塞（例如，图4所示）的所述轨道运动。

具有直线往复和轨道的运动的另一个优点是，多个本压力变化装置能够安装在一个单一固定轴上。这有助于设置，该设置中压缩机能被膨胀机驱动，和／或，该设置中膨胀和压缩在多个步骤中实施。

通过滑动传输（例如，没有齿轮），或双轴固定轴齿轮传输，在没有润滑的情况下，活塞和汽缸间的距离可能相对小一些。高燃烧温度，陶瓷汽缸和活塞，小公差，和串联膨胀和压缩相结合全部有助于高热力学效率，并在本压力变化装置中是可能的。

本压力变化装置的一个优点是去除了位移区域中的润滑。一个评估是对于的在蒸汽压缩装置中制冷剂中每1%的油对应效率损失2％。老的蒸汽压缩装置中油在制冷剂中最高能到10%。

附图说明

图1所示是现有技术的压力变化装置，其具有固定单换蚶线汽缸和具有锐角单活塞，其中在蚶线极坐标的等式r = b + a cos α中b > a。

图2所示是现有技术压力变化装置，其具有椭圆活塞和b < a的固定蚶线汽缸。

图3所示是在固定双环蚶线中椭圆旋转的多个阶段。

图4所示是逆时针绕轨道轴旋转的多个阶段，所示轨道轴是在典型的基于蚶线的压力变化装置的固定椭圆汽缸内部。

图5所示是基于蚶线的压力变化装置的另一实施例，其具有位于轨道和旋转外环蚶线汽缸内部的固定椭圆活塞。

图6所示的装置，其与图5所示的装置相似，但具有单环蚶线汽缸和具有两个锐角单活塞。

图7所示是典型的蚶线活塞压缩机，其具有两个分离的压缩腔室。

图8描述了使用典型基于蚶线的压力变化的装置的典型的容积－到－容积膨胀和压缩过程。

图9所示是内环蚶线活塞逆时针在椭圆汽缸内绕第一固定轴旋转的多个阶段，所示椭圆汽缸逆时针绕第二固定轴旋转，其位于典型的基于蚶线的压力变化装置内部。

图10所示是典型的压力变化装置，其相似于图9所示的装置，但用径向开口替换了轴向开口。

图11是典型的布雷顿发动机，其具有小的蚶线活塞压缩机，相对较大的膨胀机和燃烧腔室。

图12所示是典型膨胀机的多个阶段，其具有在椭圆汽缸内部绕第一固定轴逆时针旋转的内环蚶线活塞，和绕第二固定轴逆时针旋转的所述椭圆汽缸，其具有时控入口和打开的出口。

图13是两步蚶线容积－到－容积压力变化装置到例子，其具有3个具有相同b－容积和不同活塞长度的装置。

图14是垂直于图13中压力变化装置的视图，具有从图13所示方向旋转180°的所述蚶线活塞和旋转90°的所述椭圆汽缸。

图15所示是图13和14所示的2-步，3-容积蚶线压力变化系统的多个阶段。

图16所示是非旋转内环蚶线活塞绕旋转椭圆汽缸内部的固定轴逆时针轨道运动的多个阶段。

图17所示是椭圆活塞逆时针绕固定轴旋转的多个阶段，所述固定轴是在轨道的，非旋转的外环蚶线汽缸内部。

图18所示是活塞逆时针绕固定轴旋转的多个阶段，所示固定轴是在典型的基于蚶线的压力变化装置的非旋转轨道椭圆汽缸内部。

图19所示是图20所示典型设备的多个阶段，其具有逆时针绕固定轴旋转的活塞，所述固定轴在非旋转轨道椭圆汽缸的内部。

图20A是另一典型布雷顿热机，其具有燃烧腔室和在椭圆汽缸内的蚶线活塞，同时作为压缩机和膨胀机工作。

图20B是另一典型的布雷顿热泵，基于压力变化装置的旋转方向冷却或加热壳体。

图21所示是椭圆活塞在圆周运动中的多个阶段，其没有在汽缸内旋转。

图22所示是轨道活塞的多个阶段，其位于旋转单环蚶线汽缸内部。

图23所示是绕固定轴逆时针旋转的双环蚶线多个阶段，在此中以垂直往复的椭圆运动

图24所示是内环蚶线活塞逆时针绕固定轴旋转的多个阶段，所述固定轴在典型基于蚶线的压力变化装置的往复的椭圆汽缸内部。

图25所示是典型的苏格兰曲柄用于引导往复椭圆汽缸的垂直运动，该汽缸在另一典型的基于蚶线的压力变化装置中。

图26描述了使用压力变化装置的典型的容积－到－容积膨胀和压缩过程。

图27所示是外环蚶线汽缸容固定轴的逆时针旋转的多个阶段和其中的垂直往复的椭圆。

图28所示是单环蚶线汽缸绕固定轴逆时针旋转的阶段，其具有垂直往复的活塞。

图29所示是逆时针绕固定轴旋转的内环蚶线活塞的多个阶段，其在与图24相似的往复椭圆汽缸内部，但具有沿其长轴的椭圆往复运动。

图30所示是外环蚶线汽缸绕固定轴逆时针旋转的多个阶段和其中的往复的椭圆活塞，与图27相似，但具有沿其长轴的椭圆往复运动。

图31所示是单环蚶线汽缸绕固定轴逆时针旋转的多个阶段，其具有内部沿长轴往复的活塞。

图32所示是两步容积－到－容积蚶线压力变化系统到例子，其具有3个串联到装置，具有相同的b值但不同的a值和不同的长度。

图33所示图32所示的两步容积－到－容积压力变化系统的多个阶段。

图34所示是固定外环蚶线汽缸和固定内环蚶线活塞的多个阶段，其具有共同的轨道和旋转椭圆汽缸－活塞。

图35所示是固定轴旋转的外环蚶线汽缸和内环蚶线活塞的多个阶段，其具有共同的旋转椭圆汽缸－活塞的固定轴。

图36所示是固定轴旋转的外环蚶线汽缸和内环蚶线活塞的多个阶段，其具有共同的往复椭圆汽缸－活塞。

图37所示是两个旋转内环蚶线活塞的多个阶段，其具有旋转汽缸和与所述汽缸有90°相差。

图38所示是具有固定汽缸和90°相差的两个轨道和旋转内环蚶线活塞的多个阶段，其作为双斯特林循环热机驱动热泵（例如，在太阳能空调（AC）系统中的使用）。

图39所示是绕固定轴逆时针旋转的活塞的多个阶段，其在非旋转的轨道单环蚶线汽缸内部。

图40所示是非旋转的。轨道单环蚶线活塞的多个阶段，其位于绕固定轴逆时针旋转的汽缸内部。

图41A－H所示是单环蚶线活塞逆时针绕固定轴旋转的多个阶段，其位于非旋转的轨道汽缸内部。

图42所示是单环活塞逆时针绕固定轴旋转的多个阶段，其位于水平往复的汽缸内部。

图43所示是单环蚶线活塞逆时针绕固定轴旋转的多个阶段，其位于垂直往复的汽缸内部。

图44所示是位于旋转和轨道汽缸内部的固定单环蚶线活塞多个阶段。

图45所示是位于旋转和轨道汽缸内部的固定的轮线活塞的多个阶段。

图46所示在非旋转和轨道汽缸内部的旋转轮线活塞的多个阶段。

图47所示是旋转汽缸内部的非旋转的和轨道轮线活塞的多个阶段。

图48所示是绕固定轴逆时针旋转的三角形活塞的多个阶段，其位于非旋转的，逆时针轨道的汪克尔型轮线汽缸。

图49所述是固定三角形活塞的多个阶段，其位于逆时针旋转和顺时针轨道的汪克尔型轮线汽缸内部。

图50所示是在逆时针旋转的汪克尔型轮线汽缸内部的非旋转，逆时针轨道三角形活塞多个阶段。

图51A－H所示是凸轮和凸轮从动件装置的多个阶段，所述凸轮和凸轮从动件装置是有轨道的，并以相反方向旋转的，和以与旋转部分相同角速度相同的角速度轨道运行。

图52A－D所示是凸轮和凸轮从动件装置的多个阶段，所述凸轮和凸轮从动件装置是有轨道的，并以相同方向旋转的，并且以旋转部分角速度2倍的角速度做轨道运行。

图53A－D所示是凸轮和凸轮从动件装置的多个阶段，所述凸轮和凸轮从动件装置是有轨道的，并以相反方向旋转，并且以以旋转部分角速度2倍的角速度做轨道运行

图54A－F所示是凸轮和凸轮从动件装置的多个阶段，所述凸轮和凸轮从动件装置是有轨道的，并以相同方向旋转，并且以旋转部分角速度3倍的角速度轨道运行

图55是显示蚶线横截面和椭圆形状的之间关系的图表。

图56A－H显示不同型的外旋轮线活塞－汽缸对，其沿同一轴相结合的例子。

具体实施例

本发明的不同实施例的例子将结合附图予以说明。结合实施例说明的本发明，应该理解为所述说明书并不是用于将发明限制于这些实施例中。相反的，本发明还意欲涵盖，可能包括在由附加权利要求规定的本发明的主旨和值域内的备选方案，修订条款和等同个例。而且，在下文对本发明的详细说明中，指定了很多特殊细节，以便对本发明的透彻理解。但是，对于一个所属技术领域的专业人员来说，本发明没有这些特殊细节也可以实现的事实是显而易见的。在其他实例中，都没有详尽说明公认的方法，程序，部件和材料，以避免本发明的各方面变得含糊不清。

进一步的，除了那些互相排斥的特性和/或程序，在此文档中公开的所有的特性，测量或程序是能够以任何方式和任何结合的可能性相结合的。在本说明书中公开的任何特性，权利要求，摘要和附图能够由等同的特性或具有相同目的的特性，目标和/或功能所替代，除非其另有规定。

除非文中有特别清楚的说明，为方便和简化起见，术语“连接”，“耦合于”，“耦合至”和“通讯于”在文中都可交替使用，并且这些术语中的一个的用途与此组中的术语相互包涵。但是，这些术语也通常赋予了他们技术领域认可的含义。并且，气体指代的材料或物质，其在参与膨胀和/或压缩的过程中的温度下处于气相。

本发明的不同方面将通过不同实施例予以详细说明。

典型的压力变化装置

本发明的所述压力变化装置可以具有一个外旋轮线部分或部件，和一个非外旋轮线部分或部件。例如，所述外旋轮线部分或部件是图5,6,17, 21-22, 27-28, 30-31, 39, 和48-50中的所述汽缸，图 4, 7-16, 18-20, 24-26, 29, 32-33, 36-37, 40-47, 和51-54中的所述活塞，和图 3, 23, 34和35中的蚶线部分或部件。所述非外旋轮线部分或部件是附图中的另一个部分或部件（例如，另一个活塞-汽缸对）。椭圆，例如是内旋轮线和非外旋轮线。连接至非外旋轮线部分或部件的接口（进气，排气或单一）是在可逆的膨胀-压缩装置和膨胀机中的时控接口，和在独立压缩机中具有止回阀的接口。连接到在容积-到-容积系统中外旋轮线部分的接口（进气，排气）不需要计时，并且具有与压力变化装置和/或高压或低压源或气汇的直接连接。连接至在独立膨胀机中外旋轮线部分或部件的接口具有在高压接口和高压源直接的时控阀，和低压接口和低压气汇直接的直接连接。在一个装置中的外旋轮线部分或部件中的接口类型可以用于其他装置中的外旋轮线部分或部件，并且在一个装置中的非外旋轮线部分或部件中的接口类型可以用于其他装置中的非外旋轮线部分或部件。图34所示是膨胀机，其由第一时控接口膨胀，容积到容积膨胀和第二时控接口膨胀相结合而成。

图1-8具有附加到轨道或轨道轴上的一个部分或部件，和固定的（例如，不移动的）其他部分或部件。

图3A-L所示是在基于蚶线压力变化装置中的部件的第一实施例。例如，图3显示了椭圆2逆时针绕轴9旋转的多个阶段，所述轴9绕固定轴8亿固定双环蚶线做逆时针轨道运动，指明了椭圆2和内环1和外环3的蚶线之间的连接。随着椭圆2旋转，位于椭圆上和左边空间或容积中的气体被压缩，位于或进入椭圆2下方和右边空间或容积中的气体被膨胀。

图4A-L所示是内环蚶线活塞173逆时针绕轨道轴172旋转的多个阶段，所述轨道轴172位于固定椭圆汽缸174内部，汽缸174是对应本发明的另一压力变化装置。在图4中的压力变化装置中，所述轨道轴172容固定轴171在逆时针方向做圆环运动，所述固定轴171平行于所述轨道轴172。所述活塞173包括进口气178和排气口179。具有所述活塞中的进气和排气口的压力变化装置的运行如图8和图7中的压力变化装置320所示，或参照他们所描述。所述椭圆汽缸174（其不移动或旋转）可以具有排气空间176和进气空间175。在图4A中，新的进气空间175被创造出，并且先前的排气空间170消失了。在图4B-4F中，气体通过进气口178流入进气空间175，在排气空间177中的气体通过排气口179流出。在图4H-4L中，气体通过进气口178流入空间176，并且空间175中的气体通过排气口179流出。

图5A-L显示了具有中心384的固定椭圆活塞381的多个阶段，其位于具有中心383的汽缸382内部，对应于本发明的另一压力变化装置。所述汽缸382绕轨道轴383旋转（例如，在膨胀模式和压缩模式中的一个中逆时针转动）。所述轨道轴383绕固定轴384做顺时针圆环运动，所述固定轴384平行于轨道轴383。所述椭圆活塞381既不旋转也不移动。在另一显示的例子中，接口386是进气口，接口385是排气口。如果进气口386连着高压气，排气口385连接至低压气，所述装置作为膨胀机工作。

当在高压接口上连接止回阀时，图5A-L的所述装置可以作为压缩机运行。当在高压接口上连接时控阀时，所述装置可以作为可逆压力变化装置运行。当连接在所述的至容积-到-容积压力变化系列内时，所述装置可以作为膨胀机，压缩机或二者共同的部分来运行。

图6A-L相似于图5A-L，但具有单环蚶线汽缸472和具有两个锐角的活塞471。所述汽缸472绕轨道轴479旋转。所述轨道轴479顺时针绕固定轴478做圆环运动，所述固定轴478平行于轨道轴479。所述活塞471是固定的。在所示的例子中，接口474是进气口，接口473是排气口。如果进气口474连接至高压气，并且排气口473连接至低压气，所述装置作为膨胀机工作。

当在高压接口上连接止回阀时，图6A-L的所述装置可以作为膨胀机运行。当在高压接口上连接时控阀时，所述装置能作为可逆压力变化装置运行。当连接在所述的至容积-到-容积压力变化系列内时，所述装置可以作为膨胀机，压缩机或二者共同的部分来运行。

图7显示了第一压力变化装置180，其是具有两个独立压缩腔室198和199以及止回阀185,186,187和188的蚶线活塞压缩机的例子。所述压力变化装置180包括在固定椭圆汽缸184内旋转的内环蚶线活塞183。

图7的压缩机180为所述活塞183的每个回合产生了两个压缩循环。例如，当活塞183从图7所述的位置开始逆时针旋转时，在膨胀容积198中的压力减少到低于第一压力阈值（或压力差）后，气体经过止回阀185被拖入膨胀容积198，所述第一压力阈值（压力差）打开止回阀185（例如，通过升起止回阀185中的球）。当所述活塞183从图7所示的位置逆时针旋转时，止回阀186在所述循环中的这一部分保持关闭，在压缩容积199的压力增加高于第二压力阈值（或压差）后，气体经过止回阀188从压缩容积199中排出，所述第二压力阈值（压力差）打开止回阀188（例如，通过升起止回阀188中的球）。在所述循环的这一部分，止回阀187也保持关闭。在活塞183从图7所示位置旋转大约150-180°后，汽缸184右手侧的容积变成压缩容积。在压缩容积内的压力增加高于第三压力阈值（或压差）后，气体经过止回阀186从汽缸184左手侧的压缩容积中排出，所述第三压力阈值（或压差）打开止回阀186（例如，通过升起止回阀186中的球）。在所述循环的这一部分，止回阀185也保持关闭。相似的，当活塞183从图7所示位置继续旋转大约150-180°后，早膨胀容积中的压力降低低于第四压力阈值（或压差）后，气体经过止回阀187被拖入汽缸184右手侧，所述第四压力阈值（或压差）打开止回阀187（例如，通过升起止回阀187中的球）。在所述循环的这一部分，止回阀188也保持关闭。此处所述的循环的继续重复压缩所述气体从所述止回阀185上游的容积流入所述止回阀186下游的容积，并且所述气体从所述止回阀187上游的容积流入所述止回阀188下游的容积，由此为活塞183的每个全程的旋转产生了两个压缩循环。

图7所示是第二压力变化装置320，其是具有两个压缩腔室333和334的好像活塞压缩机的例子。所述压力变化装置320包括椭圆活塞332，其绕固定的内环蚶线活塞332做轨道和旋转运行。

管323连接至低压源或气体容积（图中未示）和活塞331中的进气口338（例如，类似于图4中的进气口178）。通过止回阀325，管324连接至活塞331中的排气口339（例如，类似于图4中的排气口179）和高压气汇或容积（图中未示）。所述止回阀325以止回阀185,186,187和188相似的方式运行。

图8是一图表，其描述了典型的容积-到-容积膨胀和压缩过程。活塞311,313和315是固定的。汽缸312,314和316中的每个绕轨道轴旋转。此轨道轴平行于固定轴和穿过活塞311,313或315的中心，所述固定轴通常是对于页面平面的。椭圆汽缸312,314和316的各轨道轴绕固定轴以同一方向做圆周运动。在膨胀模式，所有汽缸顺时针旋转，汽缸的中心在轨道圆内同时顺时针移动。管301连接至高压气源或容积（图中未示），和活塞311的进气口。管302连接至活塞311的排气口。管303（其可以是连续的或者直接或间接连接的到管302）连接到活塞313的进气口。管304连接到活塞313的排气口。管305（其可以是连续的或者直接或间接连接的到管304）连接到活塞315的进气口。管306连接到活塞315的排气口和低压气汇或容积（图中未示）。管和或连接302-303和304-305是容积-到-容积膨胀连接。在压缩模式，所有的汽缸312,314和316逆时针旋转，汽缸312,314和316的中心同时在轨道圆内逆时针移动，所有的进气口变成排气口，全部的排气口变成进气口。

图9-15显示了装置，其具有附加在固定的旋转上的部分和附加到付的的旋转轴上的另外一部分。

图9A-L显示了内环蚶线活塞34的多个阶段，其在椭圆汽缸33内逆时针旋转。活塞34绕第一固定轴32旋转，椭圆汽缸33绕第二固定轴31逆时针旋转。在膨胀模式（活塞34逆时针旋转），膨胀气体通过进口35（例如，进气口）进入汽缸33，压缩气体通过出口36（例如，排气口）退出汽缸33。

在图9A-9C中，汽缸33中的容积37通过接口36排气，容积38中的气体在膨胀。在图9D中，容积38是从膨胀容积变化到排气容积，容积37从排气容积变化为进气容积，通过进气口35获取高压气体。在图9E-9G中，容积37通过进气口35获取高压气体，容积38中的气体通过出口36排出气体。在图9H中国，容积37是从获取高压气体变为在容积37内膨胀气体。在图9I-9L中，容积37中的气体在膨胀，容积38通过接口36排出气体。

图10的压力变化装置近似于图9的压力变化装置，但具有径向的接口替代了轴向接口。内环蚶线活塞具有表面1，当他在椭圆汽缸内绕固定旋转轴旋转时其在两个区域密封接触椭圆汽缸表面2。椭圆汽缸绕轴8旋转，其位于固定的圆接口时控汽缸4内部，所述时控汽缸4包括出口部分5，进口部分6和膨胀部分7。椭圆汽缸包括主题部分或部位12A和12B，其限定了至少部分膨胀容积10和排气容积11。图10的压力变化装置还可以包括在时控汽缸4端部的顶和底板，椭圆汽缸，活塞，所述活塞中包围了时控汽缸4，椭圆汽缸和活塞可以具有相同或实质相同的高度。可替换的，图10的压力变化装置可以使用与在此公开或其他地方公开 密封结构相同或相似的结构密封椭圆汽缸中的容积10和11。同样，时控汽缸4，椭圆期刊和活塞可以包括在一个壳体或容器内，其包括分开气体退出和进入时控汽缸4（即，通过对于部分5和6的接口）的分隔物。

图11是布雷顿引擎（例如，用于燃烧生物质）的示例，其具有位于图11右手侧的小蚶线活塞压缩机190，图11左手侧的大一点的膨胀机200，和燃烧腔室231。汽缸204和194和活塞203和193如示例所示的逆时针旋转。当活塞203和汽缸204在膨胀机200旋转，机械能传送机构，例如转轴，轴，凸轮，轮活塞等等耦合到活塞203和汽缸204中的一个或者全部，驱动现有的发电机（例如，产生电力，部分电力能源用于运行压缩机190）。齿轮或齿轮箱能够被加入，以用于增加或减少相对于活塞203和/或汽缸204（或近似的，增加或减少相对于机械能传送机构的发电机的转速）的机械能传送机构的转速。所述布雷顿引擎还包括空气进口211和排气管221。燃烧腔室231还可以包括现有的燃料进给机构和现有的固态费用去除机构（图中未示）。

图12A-L显示了膨胀机的多个阶段，其包括在椭圆汽缸375内部绕第一固定轴（例如，在[0,0]）逆时针旋转的内环蚶线活塞374，和逆时针绕第二固定轴（例如，在[0,0]）旋转的椭圆汽缸375。在活塞374内的汽缸379包括时控阀371和高压接口372和低压接口373。时控阀371是固定的，并不旋转。在膨胀模式（活塞374和汽缸375逆时针旋转），高压接口372作为进气口工作，低压接口373作为排气口工作。在图12A-12C中，汽缸375包括膨胀空间377和排气容积或排气空间378。在图12D中，新的进气空间376被创造出，前一排气空间378小时。在图12D-12H中，气体通过进气口372流入空间376。图12A-12C中图膨胀空间377中和图12I-12L中膨胀空间376中的气体膨胀。在图12F-12L中，空间377中的气体连续通过排气口373流出。在图12A-12D中，空间378中的气体通过排气口373连续流出。

在压缩模式，图12A-L中的内环蚶线活塞374和椭圆汽缸375 顺时针旋转。高压接口372作为排气口工作，低压即可373作为进气口工作。

图13显示了两步蚶线压力变化系统的例子，其具有串联的三个装置，具有相同的b至但不同的a值和不同的长度。轴A和B如图13所示。汽缸壳451绕轴B旋转，并包围或限定了3个不同的椭圆汽缸421,422和423。活塞452在壳451内部绕轴A旋转，并且包括3个不同的内环蚶线活塞部分347,348和349，其各自在一个单一的汽缸部分内部。1:2传动比的齿轮461-464导致对于椭圆汽缸壳451的每一个旋转，内环蚶线活塞452旋转2转。不同汽缸的截面和对应的相应的活塞部分沿着线C-C,D-D和E-E所示。圆盘351,352和353在槽中旋转，并作为装置间的气体密封工作。

图14是在垂直方向（例如，将汽缸旋转90°）上和活塞旋转180°的显示图13的压力变化装置的图。在接口442和443之间的连接和接口444和445之间的连接被绘成装置中的可视化的流动图画。在真实的装置中，他们比绘图平面中更接近于活塞的末梢。在膨胀模式中，接口442,444和446是出口，接口441,443和445是进气口。进气口447连接至高压气供应/源，出口448连接至低压气出口或汇。

在图13和14所示的典型的膨胀机中，空间441的容积与空间413的容积的比率是1:40。这对应于用于双原子气体（例如，氮，氢等）的从25 °C到-205 °C或+1030 °C的温度变化，和用于惰性气体的-246 °C或 + 3128 °C。相应于图13和14的低温膨胀机可以使用很少的移动部件制造液态空气，液态甲烷或液体氢。图13和14中的典型的膨胀机具有两个固定轴的是相对简单的，但更复杂的膨胀机（例如，具有大量的串联的装置）也是能展望的。

图15A-H显示了图13和14的两步蚶线压力变化系统的多个阶段。轴439是旋转活塞（图13中的452）的固定轴（图13中的A-A），所述旋转活塞具有3个不同的内环蚶线活塞部分347,348和349。轴438是旋转汽缸壳（图13中的451）固定轴（图13中的B-B），所述汽缸壳具有3个不同的椭圆汽缸421,422和423。

图16A-H显示非旋转活塞671的多个阶段，其具有绕轴678逆时针轨道运动的轴679，所述轴678位于椭圆汽缸672内，并位于椭圆汽缸672的中心。活塞671具有横截面为双环蚶线内环的外表面。

图17A-H显示了椭圆活塞681逆时针绕固定轴688旋转的多个阶段，其位于轨道的非旋转的汽缸682内部。汽缸682的中心689绕轴688做逆时针轨道运动。汽缸682具有横截面为双环蚶线外环的内表面。空间685是进气空间，空间684是出口空间，空间683是过渡空间（例如，从膨胀空间到出口空间的过渡）。

图18-22显示了具有一部分安装在固定旋转轴上，另一部分附加到轨道轴上的装置。

图18A-L显示了活塞153逆时针绕固定轴152旋转的多个阶段，其位于椭圆汽缸154内部，相应于本发明的另一个压力变化装置。所述椭圆汽缸154具有中心151，其绕固定轴152做顺时针方向的圆周运动，但汽缸154不旋转（自转）。活塞153外侧表面的截面是双环蚶线的内环。图18的所述压力变化装置包括接口155和157，其固定到并随汽缸154移动，和接口156,165,166和167，其固定在静态的壳体内部位于汽缸154和活塞153中的一端。短接口165和166是高压接口，作为膨胀模式中的进气口和压缩模式中的排气口工作。长接口156和167是低压接口，作为膨胀模式中的排气口和压缩模式中的进气口工作。高压接口打开角度依赖于高压与低压的比率。小角度可以适用于或预期用于高比率，反之亦然。在容积-到-容积压力变化装置中，所述低压接口可以打开将近180°。左手空间168中的气体在图18K-18L中膨胀。右手空间169中的气体在图18D-18F中膨胀。

所述装置与图18相似，具有适用于或定制于图20所示的应用的时控接口。在此例子中，左位移容积285是压缩容积，右位移容积286是膨胀容积。换而言之，所述装置的左侧是压缩机，所述装置的右侧是膨胀机。左接口292作为图19H-19L和图19A的低压进气口工作。做接口292作为图19D-19F的高压排气口工作。左手侧空间285中的气体在图19B-19D中压缩。右接口295作为图19G-19L的低压排气口工作。右接口295作为图19B-19D的高压进气口工作。右手空间286的气体在图19D-19F中膨胀。

图19A-L显示了图20的压力变化装置的多个阶段，其中活塞283（相应于图20的活塞243）绕固定轴282逆时针旋转，其位于轨道运行的，非旋转的椭圆汽缸284（相应于图20的汽缸244）内部。所述椭圆汽缸284具有中心281，其绕固定轴282做顺时针圆周运动。所述装置与图18相似，具有适用于或定制于图20所示的应用的时控接口。在此例子中，左位移容积285是压缩容积，右位移容积286是膨胀容积。换而言之，所述装置的左侧是压缩机，所述装置的右侧是膨胀机。左接口292作为图19H-19L和图19A的低压进气口工作。做接口292作为图19D-19F的高压排气口工作。左手侧空间285中的气体在图19B-19D中压缩。右接口295作为图19G-19L的低压排气口工作。右接口295作为图19B-19D的高压进气口工作。右手空间286的气体在图19D-19F中膨胀。

图20A是另一布雷顿引擎的例子（例如，用于燃烧生物质），其具有包括蚶线活塞243和椭圆汽缸244的压力变化装置240。压力变化装置240同时作为压缩机和膨胀机工作。图20A的布雷顿引擎还包括燃烧腔室271。椭圆汽缸244具有中心242，其绕轴241做顺时针圆周运动，并不旋转（自转）。所述活塞243绕固定轴241逆时针旋转。所述汽缸244包固定于其上或其中的接口253和254。接口251是低压进气口，接口252是高压排气口，接口255是高压进气口，接口256是低压排气口。空气进气261以气态的联系于低压进气口251。排气管254是以气态联系于低压排气口256。在图20A的例子中，左侧位移容积245是压缩容积，右侧位移容积246是膨胀容积。管262允许压缩的，相对高位的气体留到燃烧腔室271的入口，管263从燃烧腔室271的出口运输气体。燃烧腔室271可以包括现有的燃料进给机构和现有的固态废物出去机构（图中未示）。

图20B是布雷顿热泵系统的离子，其具有与图20A的装置240相似的压力变化装置250，装置240具有在房间或建筑273内部的换热器272。当活塞243逆时针旋转时，所述热泵加热房间27，当活塞243顺时针旋转时，所述热泵冷却房间273。在加热模式，设备250左侧是压缩机，右侧是膨胀机，在冷气模式反之亦然。通过在闭环系统中添加连接至进口261和排气口264之间的附加的热交换器，系统250的压力可以更高。所述系统的工作方式可以与在进口261和排气口264之间的热交换器和在管262和263之间的没有热交换器的方式相似。装置240和250能够串联安装在共同的转正上，用于形成热驱动空调（AC）单元。当燃烧腔室271倍太阳能集热器替代时，所述系统形成太阳能驱动空调单元。

图21A-L显示了椭圆活塞163的不同阶段，其在本发明的压力变化装置的蚶线汽缸164内移动，并不旋转。在图21中，活塞163的中心161做绕固定轴162的顺时针方向圆环移动（轨道运动，不旋转），汽缸164绕固定轴162逆时针旋转。改变旋转方向会改变压力变化装置的功能（例如，从压缩机变成膨胀机）。汽缸164的内表面的截面是双环蚶线的外环。在示例中，接口209是进气口，接口208是排气口。在膨胀模式，进气口209连接至高压气供应，排气口208连接至低压气汇。在压缩模式，接口209连接至低压气供应，排气口208连接至高压气汇。

当在高压接口上连接止回阀时，图21的装置可以作为压缩机运行。当时控阀连接到高压接口时，所述装置可以作为可逆压力变化装置运行。当连接到如此处所述的容积-到-容积压力变化系列内部时，所述装置可以作为膨胀机，压缩机部分或二者共同来运行。

图22A-L显示相似于图17和31的绕第一固定轴69的单环蚶线汽缸62的逆时针旋转，包括具有相对尖锐端点活塞61，其中具有中心68的活塞61绕所述第一固定轴69做没有旋转的轨道运动。包括图22的活塞和汽缸的压力变化装置可以具有进气口67和排气口66。在所示的例子中，接口67是进气口，接口66是排气口。在膨胀模式中，进气口67连接至高压气供应，排气口66连接至低压气汇。在压缩模式中，进气口67连接至低压气供应，排气口66连接至高压气汇。当在高压接口上连接止回阀时，图22的装置可以作为压缩机运行。当时控阀连接到高压接口时，所述装置可以作为可逆压力变化装置运行。当连接到如此处所述的容积-到-容积压力变化系列内部时，所述装置可以作为膨胀机，压缩机部分或二者共同来运行。

图23-28显示了装置和/或系统，其具有位于固定的旋转轴上的一部分（即，汽缸或活塞）和沿椭圆截面短轴往复运动的另一部分。

图23A-L显示了双环蚶线汽缸1,3绕固定轴59和沿椭圆2短轴2往复运动的椭圆2（例如在[0,0]）逆时针旋转的多个阶段。图23的双环蚶线的部件具有与所述蚶线内环1和外环3和图3的椭圆2相同的相对运动，但是具有相对于外部固定参照系统不同的运动。

图24A-H显示了进一步的压力变化装置的多个阶段，其具有绕固定轴29（例如，在[0,0]）逆时针旋转的内环蚶线活塞1，其位于椭圆汽缸内部，该椭圆汽缸具有实质上以与椭圆2和图23所示的内环蚶线1相同的运动做往复运动（例如，在页面的平面内垂直地）的中心28。在所示的例子中，活塞1逆时针旋转。在图24H和24A-B中，气体通过进气口23进入汽缸2中的空间25，气体通过排气口21从汽缸2的空间26中离开。在图24C中，空间26重排气空间变化成进气空间，对于空间25反之亦然。在图24D-F中，气体通过第二进气口22进入汽缸2内的左手侧空间26，气体通过第二排气口24离开汽缸2内的右手侧空间25。在图24G中，所述空间25从排气空间变化为进气空间，对于空间26反之亦然。如图24A-H所示的用于装置的不同的容积-到-容积接口配置在图26中所显示。

图25显示了压力变化装置，其具有苏格兰曲柄，用于引导往复运动的椭圆汽缸16在框架或壳体20内做垂直运动。内环蚶线活塞15具有表面1，当他绕固定轴14旋转时，其在两个区域密封地接触汽缸表面2。椭圆汽缸16在框架20中滑动。用于轴17的滑动轴承13从所述活塞15的蚶线内环部分延伸出。在所示往复运动的椭圆汽缸16的中心（例如，沿着长轴），所述滑动轴承13在苏格兰曲柄中滑动槽27（例如，沿着长轴）滑动。当所述活塞15逆时针旋转，气体经过接口23流入汽缸容积19，经过接口24从汽缸容积19中流出，气体从汽缸容积18中经过接口21流出，经过接口22进入汽缸容积18中。

当在高压接口上连接止回阀时，图25的装置可以作为压缩机运行。当时控阀连接到高压接口时，所述装置可以作为可逆压力变化装置运行。当连接到如此处所述的容积-到-容积压力变化系列内部时，所述装置可以作为膨胀机，压缩机部分或二者共同来运行。

图26是上述容积-到-容积膨胀和压缩过程的图表描述。图26显示了容积-到-容积压缩，膨胀和同时压缩和膨胀过程，其涉及分别地旋转的内环蚶线活塞138,148和158以及垂直往复运动的椭圆汽缸139,149和159。在装置或系统120,130和140的这些例子中，包括三压缩机和/或膨胀机，所有的活塞是逆时针旋转的。轴119是汽缸的中心，轴118是活塞的旋转轴。

在装置/系统120中，汽缸139，149和159的两侧（例如，141和142,143和144,145和146）压缩气体。在装置/系统130中，汽缸139，149和159的两侧膨胀气体。在装置/系统140中，空间141,144和145是压缩容积，空间142,143和146是膨胀容积。

在位于压缩机的接口和/或膨胀机之间的各连接的容积是“死容积”，其减低了装置的效率，并且应该是尽可能的小。汽缸139,149和159可以沿共轴相互堆叠在一起。在一个实施例中，其中具有接口的单背板对于两个相邻堆叠的汽缸是共同的。因此，在接口之间的体积可以是非常小的。所有的具有相同b值的活塞也具有相同的相对于对应汽缸的垂直往复运动。即使当b值相同时，a值和汽缸长度决定了容积。

图27A-L显示了外环蚶线汽缸3绕固定轴89和具有中心88的椭圆活塞2（例如在[0,0]）逆时针旋转的多个阶段，其在相应于本发明的再一压力变化装置中。椭圆活塞2往复运动（例如，在页面的平面内垂直的）。在所示的例子中，接口87是进气口，接口86是排气口。在膨胀模式中，进气口87连接至高压气供应，排气口86连接至低压气汇。在压缩模式，进气口87连接至低压气供应，排气口86连接至高压气汇。

图28A-L显示了单环蚶线汽缸237绕固定轴239逆时针旋转的多个阶段，其在相应于本发明的再一压力变化装置中。活塞236具有中心238，其在汽缸237中沿短轴（例如，在页面的平面内垂直的）往复运动。在所示的例子中，接口235是进气口，接口234是排气口。

当在高压接口上连接止回阀时，图28的装置可以作为压缩机运行。当时控阀连接到高压接口时，所述装置可以作为可逆压力变化装置运行。当连接到如此处所述的容积-到-容积压力变化系列内部时，所述装置可以作为膨胀机，压缩机部分或二者共同来运行。

图29-31显示了装置，其具有位于固定转轴上的一部分（即，汽缸或活塞），和沿椭圆截面长轴往复运动的另一部分。

图29A-L显示了内环蚶线活塞391绕固定轴398逆时针旋转的多个阶段，与图24的压力变化装置相似，但具有椭圆汽缸392，其沿长轴（比如，水平的）往复运动，而不是沿图24所示的短轴。包括蚶线活塞391和椭圆汽缸392的压力变化装置可以具有位于临近内环蚶线活塞末梢的进气口397和排气口396。

当在高压接口上连接止回阀时，图29的装置可以作为压缩机运行。当时控阀连接到高压接口时，所述装置可以作为可逆压力变化装置运行。当连接到如此处所述的容积-到-容积压力变化系列内部时，所述装置可以作为膨胀机，压缩机部分或二者共同来运行。

图30A-L显示了外环蚶线汽缸402绕固定轴409逆时针旋转的多个阶段，与图27相似，但是具有椭圆活塞401，其中心408的往复运动是沿他的长轴而不是短轴，如图27所示。当汽缸402旋转，图30的椭圆活塞401沿长轴往复运动（在页面平面内的水平运动），而不是垂直的。在所示的例子中，接口407是进气口，406是排气口。

当在高压接口（压缩模式中的接口406）上连接止回阀时，图30的装置可以作为压缩机运行。当时控阀连接到高压接口（膨胀模式中的接口407，压缩模式中的接口406，或者仅仅对于一个接口，改变了旋转方向）时，所述装置可以作为可逆压力变化装置运行。当连接到如此处所述的容积-到-容积压力变化系列内部时，所述装置可以作为膨胀机，压缩机部分或二者共同来运行。

图31A-L显示了单环蚶线汽缸277绕固定轴279逆时针旋转的多个阶段，与图28和30相似，包括具有相对尖锐端点的活塞276（与图28相似），和其中所述活塞沿他的长轴（比如，水平的）往复运动。在所示的例子中，接口275是进气口，即可274是排气口。在膨胀模式，进气口275连接到高压气供应，排气口274连接到低压气汇。在压缩模式中，所述进气口275连接到低压气供应，排气口274连接到高压气汇。

当在高压接口上连接止回阀时，图31的装置可以作为压缩机运行。当时控阀连接到高压接口时，所述装置可以作为可逆压力变化装置运行。当连接到如此处所述的容积-到-容积压力变化系列内部时，所述装置可以作为膨胀机，压缩机的部分或二者共同来运行。

图32-37是具有一或两个共同转轴或轴的多蚶线对的例子。

图32A-B显示了两步蚶线压力变化系统的例子，其具有3个串联的装置，具有相同 b值，但a值和长度不同。图32A具有一个位于图纸平面内的轴M-M。汽缸壳501包围或限定了3个不同的椭圆汽缸521,522和523，所述椭圆汽缸沿椭圆汽缸的长轴往复运动。在壳510内部活塞502绕轴M-M旋转，包括3个不同的内环蚶线活塞部分503, 504和505，其各自位于一个单一的汽缸部分中。圆偏心（外心）盘551, 552 和 553在槽中旋转，并且作为凸轮与壳501上的表面508和509滑动接触，控制汽缸501的往复运动，是的汽缸501对已每个活塞502的回合做一个完整的往复循环。在膨胀模式中，接口512,514和516是出口或排气口，接口511,513和515是进气口。接口或进口517连接至高压气供应/源，接口或出口518连接至低压气出口或汇。图32B显示了不同汽缸521，522和523和对应的活塞部分503,504和505的截面，和与滑动表面508和509接触的凸轮盘553的K-K截面。

图33A-H显示了图32所示的两步蚶线压力变化系统的多个阶段。汽缸壳（图32中的501）包围或限定了3个不同的椭圆汽缸521,522和523，其沿椭圆汽缸的长轴做往复运动。活塞（图32总的502）绕轴368（图32中的M-M）在汽缸壳（图32中的501）中旋转，其包括3个不同的内环蚶线活塞部分503,504和505，各自处于一个单一的汽缸部分521,52和523中。

图34A-H显示了两阶段膨胀机/压缩装置的实例，其具有轨道的和旋转的椭圆。图34显示了椭圆活塞573和椭圆汽缸572绕轴569旋转的多个阶段。轴569绕轴570做轨道运行。外环蚶线汽缸574和内环蚶线活塞571是固定的。接口562和564是进气口，接口561和563是出口。在所示的离子中，结合的椭圆活塞-汽缸5720573是逆时针轨道运行和旋转的。高压气体从图34E-H和34A-C的接口562流入空间567。图34D的空间567从进气空间到排气空间过渡。当气体通过连接575经过接口561流出，经过接口564进入外腔室574的进气空间577时（参考图34G-H和34A-D），气体空间566是压缩的。在图34G-H 和34A-C中气体膨胀和流入进气空间577。空间577在图34H中从进气空间过渡成排气空间。在图34A-34H中，空间576中的气体经过低压排气接口563流出。图34A-34H显示了一个装置，其具有第一时控接口膨胀，容积到容积膨胀和第二时控接口膨胀。

图35A-H显示了两阶段膨胀机/压缩机的多个阶段，其包括内环蚶线活塞481，其绕轴489旋转，在椭圆汽缸482内部，和椭圆活塞483，其绕轴488旋转，在旋转的外环蚶线汽缸484内部。轴489对于蚶线汽缸484和蚶线活塞481是共同的。轴488对于椭圆汽缸482和椭圆活塞483是共同的。

图36A-H显示了多阶段膨胀机/压缩机的多个阶段，其包括外环蚶线汽缸834，内环蚶线活塞831，其绕共同的轴838旋转，椭圆汽缸832，和椭圆活塞833，其具有水平往复的共同的中心839。

图37A-H显示了两阶段膨胀机/压缩机装置的实施例，其与图38相似，但具有椭圆汽缸和蚶线活塞，其分别绕固定轴旋转，而不是图38所示的固定椭圆汽缸。图37显示了两个内环蚶线活塞621和631的多个阶段，各个活塞逆时针绕第一固定轴628旋转，在两个椭圆汽缸622和632内部。所示椭圆汽缸622和632绕第二固定轴629旋转，并且在椭圆汽缸622和632之间具有90°的相位差。

图38A-H显示了两个内环蚶线活塞581和591的多个阶段，其逆时针绕轴589旋转，所述轴589位于两个椭圆汽缸582和592内部，并且他们之间具有90°的相位差。此设置对于斯特林引擎或斯特林热泵是有用的。在大部分斯特林引擎和热泵中，膨胀空间和压缩空间之间有大约90°的相差。在热机和热泵二者中，热量提供至膨胀空间的气体，由压缩空间的气体中抽取出。在热泵中，压缩空间比膨胀空间温度高，在热机中反之亦然。空间593和594是压缩空间，空间583和584是膨胀空间。所示的例子对于太阳能驱动空调系统是有用的。热交换路径600包括热交换系统，其包括第一热交换器604（提供热量给热机），中介体再生,603，和第二热交换器602（其从热机中排出热量到环境）。热交换路径610是热交换系统，其包括第一热交换器612（其从，例如冷空间或其他相对低温的环境提供热量给热泵），中介体再生器613，和第二热交换器614（其从热泵中排出热量至环境）。

图39A-H显示了活塞611的多个阶段，其逆时针绕固定轴668旋转，所述固定轴位于轨道的，非旋转的单环蚶线汽缸662内部。汽缸662的中心669绕固定轴668逆时针做轨道运动。空间665是进气空间，空间664是出口空间，空间663是过渡空间（例如，从压缩空间到出口空间的过渡）。

图40A-H显示了非旋转的，轨道的单环蚶线活塞741的多个阶段，其位于逆时针绕固定轴748旋转的汽缸742内部。所述活塞741的中心749绕轴748做逆时针轨道运行。汽缸742具有截面为三环内旋轮线的外部（内部是汪克尔活塞的三角形）的内表面，所述三环内旋轮线大约是两个圆或椭圆的部分。在膨胀模式，空间744是膨胀空间，空间743是排气空间。

图41A-H显示了膨胀机的多个阶段，其包括逆时针绕固定轴759旋转的单环蚶线活塞751，所述固定轴759位于轨道的非旋转的汽缸752内部。汽缸752具有中心758，其绕轴759顺时针轨道运动。所述汽缸752具有截面大约是两个圆或椭圆的内表面。活塞751内的汽缸814包括时控阀812，高压接口812和低压接口811.时控阀812是固定的，并不旋转。时控阀813包括两个高压通道755和756.在膨胀模式（活塞751的逆时针旋转，汽缸752的顺时针轨道运行），高压接口812作为进气口工作，低压接口811作为排气口工作。低压接口811连接到活塞751中的低压通道757。所述时控阀813与图12中的时控阀工作相近似。

图42A-H显示了单环蚶线活塞761逆时针绕固定轴768旋转的多个阶段，所述固定轴768位于往复运动的汽缸762内部。所述汽缸762具有中心769，其沿着他的短轴往复运动，并具有具有截面大约是两个圆或椭圆部分的内表面。在膨胀模式，所述空间764是膨胀空间，763是排气空间。

图43A-H显示了单环蚶线活塞771逆时针绕固定轴778旋转的多个阶段，所述固定轴778位于往复的汽缸772内部。所述汽缸772具有中心779，其沿着他的长轴往复运动并具有截面大约是两个圆或椭圆部分的内表面。在膨胀模式，所述空间774是膨胀空间，773是排气空间。

图44A-H显示了固定单环蚶线活塞821的多个阶段，其位于绕轴829逆时针旋转的汽缸822内部。所述轴829绕固定轴828做逆时针轨道运行。所述汽缸822具有截面大约为两个圆或椭圆部分的内表面。在所示的例子中，接口825是进气口，接口826是排气口。空间824接收气体，空间823排放气体。在压缩模式中，止回阀连着接口826。在容积-到-容积压力变化系统中，多个设备具有图44所示的设计，但具有不同的尺寸，可以是串联连接的。

图45A-H显示了固定轮线活塞781的多个阶段，其位于绕轴789逆时针旋转的汽缸782内部。所述轴789绕固定轴788做逆时针轨道运动。所述汽缸782具有横截面大约是三个圆或椭圆部分的内表面。通道776是高压通道，通道786是低压通道。接口775和777是高压接口，接口785和787是低压接口。阀766和767是叶片止回阀。此止回阀配置可以用于其他运动（例如，活塞-汽缸对），例如图46和47中的示例。

图46A-H显示了绕固定轴798逆时针旋转的外旋轮线活塞791的多个阶段，所述固定轴798位于非旋转轨道运行的汽缸792内部。所述汽缸792具有绕固定轴798顺时针轨道运行的中心799.所述活塞792具有横截面大约为三个圆或椭圆形截面的内表面。在活塞791内部的汽缸796包括时控阀797，两个高压接口816和817，两个低压接口818和819，和两个低压通道704和705。所述时控阀797是固定的，并不旋转。在膨胀模式中（活塞791逆时针旋转，汽缸792顺时针轨道运动），高压接口816和817作为进气口工作，两个低压接口818和819作为排气口工作。所述时控阀797与图12和41所示的时控阀工作相似。空间793是图46G-H所示的进气空间，图46A的膨胀空间，图46B-F的排气空间。所述空间794是图46D-E的进气空间，图46F的膨胀空间，图46G-H和46A-C的排气空间。所述空间795是图46B-c的进气空间，图46D的膨胀空间，图46E-H的排气空间。图46A-H所示的用于所述装置的气体接口设置可以是如在此处或其他地方所描述的（参考例子，如第103段）。该时控接口配置可以用于其他运动（例如，活塞-汽缸对），例如图45和47中的示例。

图47A-H显示了非旋转轮线活塞801 的多个阶段，其具有绕固定轴808逆时针轨道运动的中心809，所述固定轴808位于逆时针绕固定轴808旋转的汽缸802内部。所述汽缸802具有一个有大约为三个圆或椭圆形截面的内表面，

图48A-H显示了绕固定轴648逆时针旋转的三角形活塞641的多个阶段，其位于非旋转汪克尔型轮线汽缸642内部。汽缸642的中心649绕轴648做逆时针的轨道运行。在活塞641内部固定有时控阀647，其具有两个高压入口通道651和654，以及两个低压出口通道652和653。活塞641中的三个接口657,658和659是交替的进和出接口。在所示的例子中，空间645是进气（膨胀）空间，空间644是排气空间，空间643是从膨胀空间到排气空间过渡的空间。当接口657,658,或659在膨胀空间内时，他是进气口，当接口657,658,或659在排气空间内时，他是出气口。所示轨道中心649的角速度是活塞641角速度的三倍。所述活塞641的固定轴648和所述汽缸642的轨道运行使得其适用于将此设备与其他蚶线装置（那些可以具有相同或不同设置和/或设计的活塞和汽缸）堆叠。图48的所述装置的一侧能够是压缩机，同时，其另一侧可以是膨胀机，与图20的布雷顿装置相似。图48的所述装置的相差是120°，其可以用于斯特林装置。

图49A-H显示了固定的三角形活塞691的不同阶段，其位于逆时针旋转的双环轮线汽缸692内部。所述汽缸692 的旋转699的中心或轴绕轴698做顺时针轨道运行。所述轨道运动的中心699的角速度是汽缸692的角速度的两倍，汽缸692以与其旋转方向相反的方向做轨道运行。

图50A-H显示了非旋转，轨道运行的三角形活塞711的多个阶段，其具有位于轮线汽缸71内部的中心或轴719，所述轮线汽缸712逆时针绕固定轴718旋转。所述逆时针轨道运行的中心或轴719的角速度是汽缸角速度的两倍，汽缸712的轨道运行方向与他的旋转方向相反。在膨胀模式中，所述空间723是进气空间，721是排气空间。

图51A-H显示了用于压缩机/膨胀机的传动的多个旋转阶段，所述压缩机/膨胀机包括非旋转轨道部分（例如，汽缸或活塞）和旋转部分（例如，汽缸或活塞中的另一个），轨道和旋转运行于相反方向。所述轨道部分以与旋转部分角速度相同角速度做轨道运行，但轨道部分与旋转部分的运行方向相反。图51A-H所示的例子包括图41的所述装置，其中所述旋转部分是活塞881，所述轨道部分是汽缸882。两个苏格兰曲柄控制汽缸882的轨道运动。苏格兰曲柄中的一个的槽部891固定到汽缸882上，控制所述汽缸882的垂直运动，另一个苏格兰曲柄上的槽部892固定到汽缸882上，控制所述汽缸882的水平运动。在槽891和892内部，分别是苏格兰曲柄轴或凸轮894和893的中心，其相对于活塞881具有180°的相位差。将汽缸作为轨道运行部分，图18,19,20和41的所述装置能够使用图51A-H所示的此传动。将活塞作为轨道运行部分，图21和22的所述装置能够使用图51A-H所示的此传动。

图52A-D显示了用于压缩机/膨胀机的传动的多个旋转阶段，所述压缩机/膨胀机包括非旋转轨道部分（例如，汽缸或活塞）和旋转部分（例如，汽缸或活塞中的另一个），轨道和旋转运行于同一方向。所述轨道部分以旋转部分角速度的两倍角速度做轨道运行。图52A-D所示的例子包括图40的所述装置，其中所述旋转部分是汽缸842，非旋转部分是活塞841。凸轮851和852以及凸轮从动件856和857控制轨道活塞841的水平运动。凸轮853和854以及凸轮从动件858和859控制轨道运行活塞841的垂直运动。为了清晰起见，所述凸轮被画成10个单位替换中心汽缸了轴848，但是在实践中，各凸轮的中心可以与活塞841的中心849对齐。将汽缸作为轨道运行部分，图17和39的所述装置能够使用此传动。将活塞作为轨道运行部分，图16和40的所述装置能够使用此传动。

图53A-D显示了与图52A-D的传动相似的传动的多个阶段。在图52A-D中，所述水平运动凸轮的相位落后于垂直凸轮90°，图53A-D，水平运动的图像的相位领先垂直运动的凸轮90°。所述传动具有非旋转轨道运行部分和旋转部分，轨道和旋转处于相反的方向。所述轨道部分以两倍于旋转部分的角速度做轨道运行。图53A-D所示的例子包括图46的装置，其中旋转部分是所述活塞901，非旋转部分是所述汽缸902。凸轮911和912以及凸轮从动件916和917控制旋转活塞901的水平运动。凸轮913和914以及凸轮从动件918和919控制轨道运行活塞901的垂直运动。为了清晰起见，所述凸轮被画成12个单位替换了轴909，但是在实践中，各凸轮的中心可以与活塞901的中心908对齐。将汽缸792作为轨道运行部分，图46的所述装置能够使用此传动。将活塞711作为轨道运行部分，图50的所述装置能够使用此传动。

图54A-F显示了具有非旋转，轨道部分和旋转部分，在同一方向上周轨道和旋转运行的装置的多个阶段。所述轨道部分以旋转部分三倍的角速度做轨道运动。图54A-F的所述例子包括图47的装置，其中旋转部分是汽缸862，轨道部分是活塞861。与所述凸轮从动件873和874配合的所述凸轮864控制轨道运行活塞861的垂直运动。所述凸轮863和凸轮从动件871和872丛植轨道运动的活塞861的水平运动。将汽缸642作为轨道运行部分，图48的所述装置能够使用这些传动。将活塞801作为轨道运行部分，图47的所述装置能够使用这些传动。

图55所示是所述蚶线横截面区域和所述椭圆形状之间的关系。图55是一个图表，其显示了蚶线压力变化装置的横截面的面积作为椭圆圆度的函数。所述X轴是椭圆长轴ae的长度相对于短轴be的长度的比率。所述Y轴是蚶线和椭圆之间面积的差值，其具有b（参考第三段的等式）归一化或等于1. Ae是椭圆面积。Ap是帕斯卡蚶线的外环的面积。Ai是帕斯卡蚶线的内环的面积。具有相同b值意味着两个共轴线或两个共旋转轴能够用于多步膨胀。所述Ae-Ai约束是所述压力变化装置的内环的横截面。所述Ap-Ae约束是所述压力变化装置的外环横截面。

图56A-H所示是两个不同型号的外旋轮线装置的典型的阶段，其具有往复装置的一部分和固定到共轴的装置的一部分。在图56A-H中所述例子的所述旋转部分是活塞和汽缸925的结合，其中结合的活塞-汽缸925的外表面922和内表面924形成了单环蚶线的横截面。所述外部汽缸923具有往复929的中心，内部活塞921具有往复927的中心。所述旋转活塞-汽缸925绕轴926旋转。

在所示的全部应用中，所述凸轮表面能够是汽缸内部，所述凸轮从动件跟随着汽缸内表面。

在所示的全部应用中，凸轮从动件可以是或包括转轮。

在具有凸轮盘的所示的所有应用中，苏格兰曲柄或曲轴能够具有滑动轴承或滚珠轴承。为了清晰起见，该轴承从图中删除了。

往复和滚动式轨道传动是已知的，为了清晰起见其没有在附图中显示。

在此公开的外心传动并不排除齿轮传动作为用于相同运动的另一选择。

全部的膨胀机也可以作为压缩机工作，反之亦然（除非某压缩机具有止回阀），通常以所有旋转和轨道处于相反的方向，并且全部的进气口切换成排气口，并且反之亦然。同样的，膨胀机可以变形成为压缩机，通过保持活塞和汽缸的旋转方向和改变接口的连接或者接口的时控，反之亦然。所有的外旋轮线装置（外环，内环，单环，等等）能够用作膨胀机和压缩机，其具有时控阀，和作为压缩机，其具有止回阀。图示的止回阀设计仅仅作为举例。

结论

本发明关于压力变化装置（例如，膨胀机，压缩机，泵，或液体压力能量回收装置）和其制造和使用方法。本发明的压力变化装置可以包括轮线汽缸或活塞。所述轮线活塞可以具有内环蚶线，单环蚶线或汪克尔型外旋轮线的截面形状。所述蚶线汽缸可以具有外环蚶线，单环蚶线或汪克尔型外旋轮线的截面形状。在本发明的压力变化装置中，在这些汽缸和活塞件的相对运动的可能性中，所述汽缸和所述活塞可以以相同或相反的方向旋转，所述汽缸可以旋转，而活塞做往复运动；所述汽缸可以往复运动，而活塞旋转；所述汽缸可以旋转，而活塞固定；所述活塞可以旋转，而所述汽缸可以绕固定轴做轨道运动（但不是旋转）；或者汽缸可以旋转，而活塞绕固定轴做轨道运动（但不是旋转）。通常，所述压力变化装置包括进气和排气口。

优选的，本压力变化装置比现有的压力变化装置更易于制造和修补。本压力变化装置能在循环的高压膨胀部分提供有效的间隙密封。本压力变化装置可以避免活塞中任何的齿轮需求，由此允许从活塞和汽缸输出的传动相分离，其有助于陶瓷活塞和汽缸的使用。包括了椭圆汽缸的实施例能够将进气口和排气口分开180°，通常具有相对低的成本。使用两个固定转轴的本压力变化装置的实施例与一个轨道轴的相比可以增加稳定性。这对于小密封间隙是非常重要的。使用往复运动的本压力变化装置的实时能够避免使用齿轮的任何需要。实施例，其包括蚶线汽缸的能够在活塞的一个单一循环中使用位于汽缸一侧的一个空间或容积作为压缩空间，而位于汽缸另一侧的另一个空间或容积作为膨胀空间。进一步的，本压力变化装置的某实施例在循环的高压部分能够通过一个在活塞和汽缸之间的比较长的密封间隙分开所述压缩和膨胀容积或空间。

图解和说明已经详细展示了前述的本发明的特殊实施例。本公开并不限于前述实施例，并且很明显，也可以鉴于以上所述的技术，对本发明进行修改和变更。本文选定实施例并对其进行描述，以便最精确地阐述本发明的原理及它的实际应用，从而使所属专业技术领域的其他人员能最大程度的利用本发明及带有各种修改的实施例，以适用于预期的特殊用途。即，由添加至此的权利要求和它们的等效叙述所定义的发明范围。