压力变化的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了压力变化装置及其制造和使用方法。一个压力变化装置包括椭圆汽缸和活塞，其具有轮线截面的外表面。另一压力变化装置包括活塞和旋转汽缸，其具有轮线截面的内表面。另一压力变化装置包括两个轨道轴，一个用于一部件的旋转，另一个用于其他部件的轨道或往复运动。所述装置和方法包括堆叠的压力变化装置，其具有一或多个共轴。所述压力变化装置可以比具有相同或相似功能的现有压力变化装置较为容易和便宜地制造和维修，能够提供在压缩或膨胀循环中高压膨胀部分的有效的间隙密封。

【技术实现步骤摘要】
相关申请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。
本专利技术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，本专利技术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。
技术介绍
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“
技术介绍
”部分的主旨是本专利技术现有技术，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专利技术的现有技术。
技术实现思路
本专利技术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，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力变化的装置，包括第一压力变化部分或部件，其设置于绕固定轴旋转，第二非旋转压力变化部分或部件，所述第一和第二压力变化部分或部件是从具有内表面的汽缸和具有外表面的活塞中选取，其中，所述内和外表面中的至少一个具有外旋轮线的截面。

【技术特征摘要】
2015.05.29 US 62/168,515;2015.09.15 US 14/855,0591.一种压力变化的装置，包括第一压力变化部分或部件，其设置于绕固定轴旋转，第二非旋转压力变化部分或部件，所述第一和第二压力变化部分或部件是从具有内表面的汽缸和具有外表面的活塞中选取，其中，所述内和外表面中的至少一个具有外旋轮线的截面。2.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二非旋转压力变化部分或部件做轨道运行，并不旋转。3.权利要求2所述的装置，其特征在于，所述外表面的截面是所述外旋轮线，是双环蚶线的内环。4.权利要求2所述的装置，其特征在于，所述内表面的截面是外旋轮线，是双环蚶线的外环。5.权利要求2所述的装置，其特征在于，所述外表面的截面是所述外旋轮线，是单环蚶线。6.权利要求2所述的装置，其特征在于，所述内表面的截面是外旋轮线，是单环蚶线。7.权利要求2所述的装置，其特征在于，所述外表面的所述截面是所述外旋轮线，是由滚动基圆所定义的外旋轮线，所述滚动基圆固定基圆直径的一半。8.权利要求2所述的装置，其特征在于，所述内表面的截面是所述外旋轮线，是由滚动基圆定义的外旋轮线，所述滚动基圆是固定基圆直径的一半。9.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二非旋转压力变化部分或部件做往复运动。10.权利要求9所述的装置，其特征在于，所述外表面的截面是所述外旋轮线，是双环蚶线的内环。11.权利要求9所述的装置，其特征在于，所述内表面的截面是外旋轮线，是双环蚶线的外环。12.权利要求9所述的装置，其特征在于，所述外表面的截面是外旋轮线，是单环蚶线。13.权利要求9所述的装置，其特征在于，所述内表面的截面是外旋轮线，是单环蚶线。14.权利要求1所述的装置，还包括外心装置，其包括第一外心部分和第二外心部分，所述第一和第二外心是从外心主动件和外心从动件中选择的，其中，外心主动件附加到第一旋转压力变化部分或部件，外心从动件附加到第二非旋转压力变化部分或部件。15.权利要求14所述的装置，其特征在于，所述外心主动件包括圆凸轮，所述外心从动件包括凸轮从动件，其控制所述第二非旋转压力变化部分或部件的往复运动。16.权利要求14所述的装置，其特征在于，所述外心主动件包括具有180°相位差的两个圆凸轮，所述外心从动件包括两个垂直的凸轮从动件，其控制所述第二非旋转压力变化部分或部件的轨道运动。17.权利要求14所述的装置，其特征在于，所述外心主动件包括具有90°相位差的两个椭圆凸轮，所述外心从动件包括两个垂直的凸轮从动件，其控制所述第二非旋转压力变化部分或部件的轨道运动。18.权利要求14所述的装置，其特征在于，所述外心主动件包括两个凸轮，其具有三个有60°相位差的凸起，所述外心从动件包括两个垂直的凸轮从动件，其控制所述第二非旋转压力变化部分或部件做轨道运动。19.权利要求14所述的装置，其特征在于，所述外心主动件包括曲柄轴，所述外心从动件包...

【专利技术属性】
技术研发人员：克雷于格·斯特恩，
申请(专利权)人：克雷于格·斯特恩，
类型：发明
国别省市：泰国;TH