專利名稱：行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的密封方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及內(nèi)燃機(jī)，更具體地說(shuō)，涉及一種對(duì)行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行密封的方法，以及由此產(chǎn)生的、動(dòng)態(tài)地形成的密封件。行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)包括三個(gè)或三個(gè)以上轉(zhuǎn)子，這些轉(zhuǎn)子可以自所述設(shè)備的中心徑向地移動(dòng)并且一起旋轉(zhuǎn)，以交替地增大或減小由各轉(zhuǎn)子所形成的腔室的容積，由此形成三個(gè)需要密封的主要接合處。
2．相關(guān)技術(shù)的描述最為人們熟知的內(nèi)燃機(jī)是具有廣泛用途的往復(fù)式活塞機(jī)。所述行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造被人們熟知的程度比前述內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造為低?？偟膩?lái)說(shuō)，行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)包括多個(gè)可徑向移動(dòng)的轉(zhuǎn)子，這些轉(zhuǎn)子環(huán)繞一中心腔室用鍵固定于相等數(shù)量的軸上。轉(zhuǎn)子的形狀是由圓的四個(gè)四分之一圓弧所形成的，兩個(gè)相對(duì)置的圓弧具有一較大的半徑，在較大圓弧之間的兩圓弧具有相對(duì)較小的半徑。當(dāng)各轉(zhuǎn)子的軸線被定位在一圓上，并且各轉(zhuǎn)子的主軸朝著相同方向取向而每一轉(zhuǎn)子均與兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子相接觸時(shí)，它們就形成一在各轉(zhuǎn)子之間的容積。當(dāng)各轉(zhuǎn)子朝著相同方向并且以相同旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們的形狀使它們各自的面部分始終保持彼此緊密接觸，并且以轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周發(fā)生兩次變化的固定頻率改變由各轉(zhuǎn)子所形成的所述容積。利用那些指向形成所述腔室的各轉(zhuǎn)子面的爆發(fā)力可以使各轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，由此可以將它們轉(zhuǎn)換成有用的機(jī)械能。
但是，與較為人們所熟知且應(yīng)用面較廣的內(nèi)燃機(jī)(即，汽油活塞、柴油活塞、“汪克爾”轉(zhuǎn)子型、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī))相比，這類(lèi)行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)由于設(shè)計(jì)上的原因具有可以顯著推進(jìn)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的潛力。行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括1)只需較小的重量尺寸比就可產(chǎn)生一動(dòng)力裝置，2)可以減少零部件個(gè)數(shù)，從而可以提供一較寬的RPM范圍，3)杠桿比較高(即，較小的壓力產(chǎn)生較大的扭矩)，上述每一優(yōu)點(diǎn)又進(jìn)一步帶來(lái)對(duì)于用戶有利的優(yōu)點(diǎn)，即，只需消耗較少的燃料就可以作出較多的功(亦即較大的燃料效率)，而且可以減少污染。
但是，這些優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有被人們所實(shí)現(xiàn)，這主要是由于已有技術(shù)中沒(méi)有一種對(duì)燃燒室進(jìn)行密封的適當(dāng)裝置。因此，行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的種種原理從未被成功發(fā)展而供工業(yè)使用，這主要是由于迄今為止還沒(méi)有解決適當(dāng)密封所述機(jī)構(gòu)以提供必需的工作效率這一問(wèn)題。
為了理解本發(fā)明的密封方法，必需先理解那些需要密封的、由行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的各構(gòu)件所形成的接合處。更具體地說(shuō)，必須將具有預(yù)定公差(自零向上)的密封件設(shè)置在三個(gè)關(guān)鍵位置，即，1)轉(zhuǎn)子面，2)轉(zhuǎn)子端部和相應(yīng)的機(jī)殼端部，以及3)轉(zhuǎn)子軸。在本發(fā)明之前，人們都是試圖將靜態(tài)密封件插設(shè)在移動(dòng)表面和一靜態(tài)構(gòu)件之間，但都不成功。因此，必須將一動(dòng)態(tài)密封件用于這三個(gè)關(guān)鍵區(qū)域中的每一區(qū)域。
首先就多個(gè)移動(dòng)轉(zhuǎn)子面之間形成的所述燃燒室容積而言，必須形成一第一動(dòng)態(tài)密封件，以便當(dāng)所述轉(zhuǎn)子面表面通過(guò)變化的空間坐標(biāo)而移動(dòng)時(shí)能持續(xù)不斷對(duì)多個(gè)移動(dòng)的轉(zhuǎn)子表面之間的接觸點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，將可能的間隙密封住，由此形成一封閉的燃燒室容積。其次，在任一給定的工作周期中，所述燃燒室容積受到因交變的燃燒壓力和局部真空而引起的脈動(dòng)的作用，在形成一端部空間的轉(zhuǎn)子端部和外殼之間的接合處必須考慮這些交變脈動(dòng)的后果。通過(guò)該端部空間，脈動(dòng)就會(huì)泄漏并會(huì)不利于支承住所述轉(zhuǎn)子和外殼的中心軸密封件(以及不利于發(fā)動(dòng)機(jī)性能等)。因此，必須形成一第二動(dòng)態(tài)密封件，以便有效地密封住該空間，將轉(zhuǎn)子端部之間和所述機(jī)殼之間形成的端部空間的脈動(dòng)泄漏的不利影響減至最小。第三，對(duì)原來(lái)的中心軸密封件本身進(jìn)行重新設(shè)計(jì)而成為一第三動(dòng)態(tài)密封件，以將不利的脈動(dòng)后果減至最小，并藉助減小低脈動(dòng)狀態(tài)(即，當(dāng)不太需要高密封力時(shí))過(guò)程中的摩擦熱和磨損而延長(zhǎng)中心軸的使用壽命。
而且，本發(fā)明考慮并克服了以下問(wèn)題當(dāng)動(dòng)態(tài)密封件受到工作過(guò)程中的包括物理磨損、材料的熱脹冷縮在內(nèi)的多個(gè)物理影響以及諸如燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的振蕩壓力和局部真空之類(lèi)的與發(fā)動(dòng)機(jī)性能有關(guān)的變化時(shí)，可以保持均勻和一致的動(dòng)態(tài)密封件。因此，本發(fā)明通過(guò)采用有效密封行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)所需的的本發(fā)明原理所提供的方法以及提供各種采用該原理的新穎機(jī)構(gòu)而解決了這些問(wèn)題和需求。本發(fā)明方法提供轉(zhuǎn)子面、轉(zhuǎn)子端部以及軸的密封，即，提供了所需密封作用的裝置，以便使行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)能有效地工作和使用。
下面，舉例說(shuō)明一些對(duì)作為一種類(lèi)別的行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)技術(shù)，但是沒(méi)有一種相關(guān)技術(shù)可以解決當(dāng)燃燒室動(dòng)態(tài)地形成并變化時(shí)的燃燒室密封問(wèn)題。在1902年10月7日授予Thomas S．Colbourne、題為“轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)”的美國(guó)專利No.710,756中描述了一種行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，每一轉(zhuǎn)子均具有相對(duì)較尖銳或尖頭的端部，它只是一種后來(lái)在這些轉(zhuǎn)子中使用的較小小直徑圓弧的特殊情況。Colbourne先生沒(méi)有提到任何密封裝置。同樣，在1920年8月17日授予Walter A.Homan、題為“轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的”美國(guó)專利No.1,349,882中描述了一種具有似橢圓形轉(zhuǎn)子構(gòu)造的行星轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)。但是，Homan先生認(rèn)識(shí)到對(duì)這類(lèi)機(jī)器的工作腔室加以密封有困難，因此試圖通過(guò)在工作腔室內(nèi)提供四向浮動(dòng)式密封件來(lái)解決該問(wèn)題。假設(shè)Homan先生的滾輪裝置是有效的，但用于行星轉(zhuǎn)子機(jī)器上時(shí)仍會(huì)降低它的效率，這是由于它會(huì)占據(jù)行星轉(zhuǎn)子機(jī)器工作腔室內(nèi)的容積，這與不要求占據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作腔室內(nèi)部容積的本發(fā)明轉(zhuǎn)子密封裝置是不同的。
直到1937年11月2日授予Milton S.Hopkins、題為“轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)”的美國(guó)專利No.2,097,881才描述了一種基本上較為完整的行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，它主要是提供了用于這樣一種發(fā)動(dòng)機(jī)的閥機(jī)構(gòu)。Hopkins先生描述了一種具有四個(gè)似橢圓形轉(zhuǎn)子的發(fā)動(dòng)機(jī)，并且還描述了該構(gòu)造的基本幾何形狀。如在其專利第1頁(yè)、第1欄、第12至21行的第一發(fā)明目的中所指出的那樣，Hopkins先生也認(rèn)識(shí)到對(duì)這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)有進(jìn)行密封的問(wèn)題。但是，Hopkins先生沒(méi)有提到任何用于這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的密封裝置，沒(méi)有提出對(duì)他所認(rèn)識(shí)到的密封問(wèn)題加以解決的方案。
由于這些認(rèn)識(shí)，后來(lái)有大量的專利描述了各種對(duì)行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)加以密封的嘗試。于1969年4月22日授予Donald K.Campbell,Jr.、題為“正容積式內(nèi)燃機(jī)”的美國(guó)專利No.3,439,654中描述了一種與上述授予Colbourne的’756美國(guó)專利中相類(lèi)似的行星轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)構(gòu)造。Campbell,Jr.揭示了一些位于各轉(zhuǎn)子內(nèi)的尖端密封件，但是他沒(méi)有揭示出任何對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)中的熱尺寸變化作出補(bǔ)償?shù)难b置，也沒(méi)有揭示出對(duì)機(jī)殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子端部和軸加以密封的裝置，而本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)所有這些密封裝置，這些對(duì)轉(zhuǎn)子面加以密封的裝置彼此相互緊抵，用來(lái)對(duì)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的各轉(zhuǎn)子和機(jī)殼的熱尺寸變化作出補(bǔ)償。
于1974年5月7日授予Duane B.Snyder、題為“旋轉(zhuǎn)葉片內(nèi)燃機(jī)”的美國(guó)專利No.3,809,026描述了一種包括位于各轉(zhuǎn)子之間的密封裝置的多轉(zhuǎn)子行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。各轉(zhuǎn)子之間的所述密封裝置包括具有加厚對(duì)置邊緣的密封材料浮條。當(dāng)相對(duì)較薄的中心區(qū)域被夾在相鄰轉(zhuǎn)子之間時(shí)，相對(duì)較厚的邊緣可以防止各密封件從相鄰轉(zhuǎn)子之間逃脫出來(lái)。本發(fā)明沒(méi)有采用如Snyder裝置中那樣的任何會(huì)侵占所述機(jī)器的中心工作腔室的密封裝置。Snyder還揭示了一些具有傳統(tǒng)構(gòu)造的轉(zhuǎn)子端部密封件，但本發(fā)明不同于Snyder的轉(zhuǎn)子端部密封件。
于1975年5月13日授予Leonard J.Keller、題為“具有改進(jìn)型密封件的旋轉(zhuǎn)葉片裝置”描述了一種在機(jī)殼內(nèi)的每一對(duì)葉片的末端之間采用雙滾輪的偏心式葉片機(jī)。由于各葉片在偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)向內(nèi)和向外移動(dòng)，因此，所述滾輪可以為葉片提供適當(dāng)?shù)膸缀纬叽?，并且還可以將葉片的末端密封住。這樣，滾輪密封裝置就構(gòu)成了每一相鄰葉片之間的每一工作腔室的一個(gè)端部，而用于本發(fā)明的相鄰轉(zhuǎn)子的密封裝置則不需要任何設(shè)置在所述機(jī)器工作腔室內(nèi)部或成為其一部分的結(jié)構(gòu)。Keller沒(méi)有談到任何有關(guān)在葉片端部和機(jī)殼內(nèi)壁之間的密封裝置，而本發(fā)明則提供了這種密封裝置。
1976年11月9日授予Ehud Fishman、題為“具有旋轉(zhuǎn)閥的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)”的美國(guó)專利No.3,990,410描述了一種具有三個(gè)大體上呈三角形的行星轉(zhuǎn)子的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造，它與Delamere’341美國(guó)專利的其中一個(gè)實(shí)施例有些類(lèi)似。Fishman揭示了藉助沿著每一轉(zhuǎn)子的每一面延伸一半左右的、向外偏置的鉸接密封件來(lái)對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子之間加以密封。在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，每一密封件均靠壓在一相鄰轉(zhuǎn)子的非密封部分上。而本發(fā)明的密封裝置可以用于如Fishman和Delamere的美國(guó)專利中所揭示的那種大體上呈三角形轉(zhuǎn)子的行星轉(zhuǎn)子裝置中，但它不侵占所述機(jī)器的工作腔室，因此與Fishman和Delamere的機(jī)器中的密封裝置是不同的。還應(yīng)指出的是，F(xiàn)ishman沒(méi)有揭示出任何如本發(fā)明所提供的、用于其轉(zhuǎn)子端部的密封裝置，也沒(méi)有揭示出用于離開(kāi)所述機(jī)殼的軸的密封裝置。
于1990年6月19日授予Duane B.Snyder、題為“轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)”的美國(guó)專利No.4,934,325描述了一種行星轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)，它與上文所述的、授予Colbourne、Homan、Hopkins、Delamere、Campbell Jr.和Snyder的美國(guó)專利中所揭示的那些機(jī)器是相類(lèi)似的。Snyder的’325專利揭示了一種轉(zhuǎn)子密封裝置，它與同一發(fā)明人的美國(guó)專利No.3,809,026中所揭示的相類(lèi)似，但它采用了能始終將密封件向外偏置的拉簧。所述密封件侵占入所述機(jī)器的工作腔內(nèi)，與本發(fā)明的行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)密封裝置中所用的非侵占式密封件是不同的。
于1990年11月6日授予Dietrich Densch的美國(guó)專利No.4,968,234、題為“具有密封構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)活塞機(jī)器”描述了一種具有一些呈圓弧三角形轉(zhuǎn)子的三行星轉(zhuǎn)子機(jī)器，它和上文中所述的Delamere的美國(guó)專利和Fishman的美國(guó)專利的一個(gè)實(shí)施例相似。Densch揭示了一種位于轉(zhuǎn)子之間的侵入式密封裝置，它基本上與上文所述的Snyder’026美國(guó)專利所揭示的是相似的。
于1993年12月21日授予Duane P.Snyder、題為“轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)”的美國(guó)專利No.5,271,364描述了一種與上文所述的、同一發(fā)明人的美國(guó)專利4,934,325中所揭示的是相似的。但是，后一’364美國(guó)專利的轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子密封裝置不同于早期的侵入式葉片密封件，它包括多個(gè)沿著每一轉(zhuǎn)子的其中一個(gè)小直徑或頂點(diǎn)設(shè)置的柔性擦拭帶。本發(fā)明不要求任何設(shè)置在轉(zhuǎn)子表面上或轉(zhuǎn)子表面之間的專門(mén)的或具體的密封裝置，因?yàn)槊芊馐峭ㄟ^(guò)仔細(xì)控制相鄰轉(zhuǎn)子之間的間距來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種方法在Snyder的專利中沒(méi)有提到。此外Snyder還揭示了轉(zhuǎn)子端部密封件，這種轉(zhuǎn)子端部密封件與Snyder的以前的’325美國(guó)專利中所揭示的端部密封件相似，Snyder所揭示的這種端部密封件是摩擦地工作的，與本發(fā)明的轉(zhuǎn)子端部密封件是不同的。
于1994年8月30日授予W.Biswell McCall等人、題為“轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)”的美國(guó)專利No.5,341,782描述了一種與上文所述的授予Colbourne、Homan、Hipkins、Delamere、Campbell Jr.和Snyder的美國(guó)專利相類(lèi)似的行星轉(zhuǎn)子構(gòu)造。它揭示了一種不同的閥裝置，它超出本發(fā)明用密封裝置的范圍，本發(fā)明的密封裝置可以與NcCall等人以及見(jiàn)于記載的任何一種其它行星轉(zhuǎn)子機(jī)器一起使用。McCall等人揭示了一些靠壓在相鄰機(jī)殼內(nèi)表面上的周向環(huán)狀件的轉(zhuǎn)子端部密封件。本發(fā)明的不同之處在于轉(zhuǎn)子端部密封裝置不摩擦地靠壓在相鄰的機(jī)殼壁或表面上。
因此，就行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)而言可以看到的是，已有技術(shù)用于多個(gè)移動(dòng)轉(zhuǎn)子面的密封件通常是侵占性的，因此需要一本發(fā)明的第一動(dòng)態(tài)密封件，以便當(dāng)轉(zhuǎn)子面表面通過(guò)變化的空間坐標(biāo)時(shí)能不斷地調(diào)整多個(gè)移動(dòng)轉(zhuǎn)子表面之間的接觸點(diǎn)對(duì)可能的間隙加以密封，從而形成一封閉的燃燒室容積。第二，需要一第二密封件來(lái)有效地密封住端部空間，以便最大程度地減小在轉(zhuǎn)子端部和殼體之間所形成的端部空間的交變脈動(dòng)泄漏的影響。第三，在中心軸周?chē)枰幸坏谌齽?dòng)態(tài)密封件，通過(guò)減小低脈動(dòng)狀態(tài)過(guò)程中(即，當(dāng)不太需要較高密封力時(shí))的摩擦熱和磨損，來(lái)最大程度地減小不利的脈動(dòng)影響，并延長(zhǎng)使用壽命。
可以看到，上述各發(fā)明和專利無(wú)論是單個(gè)還是其組合都沒(méi)有描述過(guò)本申請(qǐng)中所要求保護(hù)的本發(fā)明。
本發(fā)明概述本發(fā)明包括用來(lái)對(duì)一行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行密封的種種方法和裝置，它可以使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到其理論上的且切實(shí)可行的效率。本發(fā)明解決了上文所描述的三個(gè)主要問(wèn)題。
第一種方法和所實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)密封件是用來(lái)當(dāng)轉(zhuǎn)子面表面通過(guò)變化的空間坐標(biāo)時(shí)，能不斷地調(diào)整彼此之間的接觸點(diǎn)以對(duì)轉(zhuǎn)子面表面加以密封，從而形成一封閉的燃燒室容積，它包括使每一轉(zhuǎn)子的軸的中心線移動(dòng)這一關(guān)鍵步驟，從而將各轉(zhuǎn)子沿著徑向軸線徑向地定位在那些可以對(duì)變化的熱動(dòng)力狀態(tài)(例如由于轉(zhuǎn)子材料的熱脹冷縮，而彼此相互分開(kāi)或靠攏在一起)作出補(bǔ)償?shù)奈恢锰?。這樣只需由移動(dòng)面之間的接觸壓力就可以形成一第一動(dòng)態(tài)密封件，在行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)工作周期中，即，從冷到熱并且在每一個(gè)進(jìn)氣和排氣周期時(shí)，可以保持壓力恒定。本發(fā)明還描述了多種機(jī)構(gòu)，它們可以使軸的中心線沿著徑向軸線移動(dòng)并自動(dòng)地對(duì)那些熱動(dòng)力變化作出補(bǔ)償。
第二種方法和所實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)密封件是用來(lái)有效地將形成在轉(zhuǎn)子端部和外殼之間的端部的泄漏減至最少，它包括這樣一個(gè)關(guān)鍵步驟，即，在轉(zhuǎn)子端部和對(duì)置外殼的其中之一或該兩者上形成一呈任意形狀的表面凹部或中空部，從而不再需要一摩擦密封件，并從本質(zhì)上形成一壓力波塞子。這些凹部的作用是可以減小壓力和真空狀態(tài)之間的變化的幅度，這種變化發(fā)生在燃燒室容積內(nèi)，但它會(huì)泄漏入并通過(guò)所述端部空間。根據(jù)伯努利原理(該原理大體上的意思是，當(dāng)流體流過(guò)一容積增大的空間時(shí)，流體速度會(huì)減小，而側(cè)向壓力將增大)，通過(guò)改變的間隙可產(chǎn)生一壓力振蕩或波動(dòng)，它會(huì)消耗動(dòng)能，由此可將對(duì)中心軸密封區(qū)的損壞減至最小。
用來(lái)對(duì)中心軸的周?chē)右悦芊獾牡谌N方法和所實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)密封利用并響應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)過(guò)程中的壓力和局部真空變化的脈動(dòng)。其中，描述了一種具有這樣一種構(gòu)造的密封件，該構(gòu)造適于與單個(gè)壓力波動(dòng)中的正、負(fù)壓力變化相一致地上下運(yùn)動(dòng)，但當(dāng)相繼的壓力/真空脈動(dòng)的幅度增大時(shí)，它會(huì)愈加靠壓在轉(zhuǎn)子殼體的相鄰內(nèi)壁上，由此可以對(duì)與發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率有關(guān)的壓力和局部真空之間的變化自動(dòng)作出響應(yīng)。但是，當(dāng)波動(dòng)幅度較小或接近于零時(shí)，所述密封件就起一低摩擦密封件的作用，而不會(huì)作上下運(yùn)動(dòng)。所述的第三動(dòng)態(tài)密封件(在本文的一實(shí)施例中稱之為“環(huán)形樞軸和杠桿密封件”包括一具有特定構(gòu)造且用來(lái)環(huán)設(shè)在所述中心軸周?chē)沫h(huán)形物，它具有一呈H形橫截面的部分(或一“鏡象的上下運(yùn)動(dòng)”)。靜止時(shí)，所述密封件就象一環(huán)形的棱柱H，該棱柱H端端連接，由此形成兩個(gè)可樞轉(zhuǎn)并由一圓筒形體相連的對(duì)置環(huán)形盤(pán)。每一環(huán)形盤(pán)均包括一內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)被徑向地分割而呈一種由多個(gè)杠桿構(gòu)成的環(huán)形設(shè)置(對(duì)應(yīng)于所述H的每一腿部的橫截面)，這樣，所述圓筒體的每一端部就可以用作每一杠桿的支點(diǎn)。在正、負(fù)壓力狀態(tài)迅速交替的情況下，對(duì)置的多個(gè)杠桿就會(huì)彼此呈鏡像地上下運(yùn)動(dòng)，每一杠桿的角輻度與壓力波的波輻成比例地相對(duì)應(yīng)。這樣，在低輻脈動(dòng)狀態(tài)過(guò)程中的摩擦熱和磨損情況(即，當(dāng)不太需要高密封力時(shí))就會(huì)減??；同樣，當(dāng)要求高密封力時(shí)，所述密封件也能相應(yīng)地起作用。
因此，本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于提供一種用于行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)型密封方法，它包括在相鄰轉(zhuǎn)子之間提供一精確配合的裝置，以便基本上消除所有工作狀態(tài)下存在于相鄰轉(zhuǎn)子之間的間隙。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)型密封方法，其中，用來(lái)在各轉(zhuǎn)子之間提供一精確配合的方法包括藉助有選擇地加熱和/或冷卻所述發(fā)動(dòng)機(jī)的靜止的內(nèi)部構(gòu)件而進(jìn)行的熱控制，以便為發(fā)動(dòng)機(jī)的各構(gòu)件提供穩(wěn)定的尺寸。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)型密封方法，其中，用來(lái)在各轉(zhuǎn)子之間提供精確配合的方法包括對(duì)轉(zhuǎn)子之間的徑向偏移量進(jìn)行機(jī)械式、電氣式、氣動(dòng)式和/或液壓式調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于轉(zhuǎn)子容積式發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)型密封方法，它包括一些不與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼的相鄰內(nèi)壁摩擦地嚙合的轉(zhuǎn)子端部密封件。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于轉(zhuǎn)子容積式發(fā)動(dòng)機(jī)的軸的改進(jìn)型密封方法，它包括一可以使發(fā)動(dòng)機(jī)與壓力和局部真空脈動(dòng)密封地隔離的雙作用密封件。
本發(fā)明的這些和其它目的將從以下具體描述和附圖中變得更為清楚。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是一行星轉(zhuǎn)子容積式發(fā)動(dòng)機(jī)的局部斷開(kāi)立體圖，它示出了安裝在其內(nèi)的各轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子端部以及軸密封裝置的設(shè)置情況。
圖2是圖1所示發(fā)動(dòng)機(jī)的一轉(zhuǎn)子的端視圖，它示出了所述轉(zhuǎn)子的端部密封構(gòu)造。
圖3A是圖2所示轉(zhuǎn)子端部密封裝置的一實(shí)施例的剖視圖，它示出了一些呈半圓形的密封槽。
圖3B是圖2所示轉(zhuǎn)子端部密封裝置的第二實(shí)施例的剖視圖，它示出了一些呈矩形的密封槽。
圖3C是圖2所示轉(zhuǎn)子端部密封裝置的第三實(shí)施例的剖視圖，它示出了一些呈三角形的密封槽。
圖4是本發(fā)明的一軸密封件的局部剖去的立體圖，示出了它的構(gòu)造的細(xì)節(jié)。
圖5是一轉(zhuǎn)子容積式發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的具體剖視圖，它示出了所述軸密封件的工作情況。
圖6是一用于行星轉(zhuǎn)子容積式發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子軸的內(nèi)部安裝用保持器的視圖，它示出了一些通過(guò)它們可在相對(duì)于轉(zhuǎn)子端部的徑向位置處對(duì)轉(zhuǎn)子軸的中心線進(jìn)行熱調(diào)節(jié)的加熱和冷卻通道。
圖7是另一種軸安裝用保持機(jī)構(gòu)的視圖，它示出了使用流體對(duì)軸位置進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置。
圖8是又一種軸安裝用保持機(jī)構(gòu)的視圖，它示出了包括機(jī)械凸輪調(diào)節(jié)、螺紋式調(diào)節(jié)以及電螺線管調(diào)節(jié)在內(nèi)的、用來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)子軸進(jìn)行定位的不同軸位置調(diào)節(jié)裝置。
圖9是一方框圖，它示出了用來(lái)將各轉(zhuǎn)子定位在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的間隙感測(cè)裝置和間隙調(diào)節(jié)裝置之間的相互關(guān)系。
圖10是一示意圖，它示出了高度夸張的所述轉(zhuǎn)子軸中心線位置的變化以及用來(lái)在轉(zhuǎn)子表面之間形成所述密封件的方法。
在各圖中，凡是相同的編號(hào)均表示相應(yīng)的特征。
較佳實(shí)施例的具體描述本發(fā)明包括對(duì)行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行密封的多種方法和裝置，以便為這種發(fā)動(dòng)機(jī)提供所需的效率。在對(duì)每一實(shí)施例和附圖所示的裝置進(jìn)行描述之前，先對(duì)用來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的的各方法進(jìn)行描述。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖1(它示出了一行星轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)10的局部斷開(kāi)立體圖)和圖10(它示意性地示出了一用來(lái)產(chǎn)生所述密封件的方法的高度夸張視圖)，圖中示出的第一種方法可以產(chǎn)生第一動(dòng)態(tài)密封件，用來(lái)當(dāng)轉(zhuǎn)子面的各表面通過(guò)變化的空間坐標(biāo)而移動(dòng)時(shí)，能不斷地對(duì)表面相互之間的接觸點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)轉(zhuǎn)子面的各表面加以密封，由此形成一封閉的燃燒室容積。
機(jī)器10包括一大體上呈圓筒形的機(jī)殼12，并且具有一第一端壁13(如圖5所示)和與所述第一端壁基本成鏡像的第二端壁14。多個(gè)行星轉(zhuǎn)子16、18、20和22分別裝配在數(shù)量相等的軸24、26、28和30上，這些軸延伸穿過(guò)第一壁13和第二壁14之間的機(jī)殼12，并形成各轉(zhuǎn)子的軸向中心。每一轉(zhuǎn)子16至22均圍繞其各自的軸旋轉(zhuǎn)，并且所有的轉(zhuǎn)子都以相同的旋轉(zhuǎn)速度或rpm朝著相同方法旋轉(zhuǎn)。各轉(zhuǎn)子均呈似橢圓形，由彼此相對(duì)且具有較大半徑的弧形四分之一圓以及彼此相對(duì)、具有較小半徑且與所述較大四分之一圓相連的弧形四分之一圓構(gòu)成。
上述轉(zhuǎn)子形狀和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被裝配并調(diào)節(jié)適當(dāng)時(shí)例如轉(zhuǎn)子16、18和22以及轉(zhuǎn)子18、20和22等彼此緊鄰轉(zhuǎn)子的弧形面彼此將相互呈滑動(dòng)接觸，相鄰轉(zhuǎn)子面之間的這種相互接觸就形成了一個(gè)封閉的中心工作腔室32，它可以根據(jù)各轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)周期性地改變其容積，每一轉(zhuǎn)子16至22在每一次周轉(zhuǎn)中擴(kuò)張和收縮兩次。圖中所示上述發(fā)動(dòng)機(jī)10的結(jié)構(gòu)是經(jīng)過(guò)大大簡(jiǎn)化的，它的傳動(dòng)裝置、傳動(dòng)輸出裝置、閥裝置、點(diǎn)火裝置等在圖中均未畫(huà)出；因?yàn)橐陨线@些特征在本技術(shù)領(lǐng)域中都是已有的，在前文中描述的已有技術(shù)中都揭示了每一特征的不同變化。
但是，如果相鄰轉(zhuǎn)子面、轉(zhuǎn)子各端部和機(jī)殼的相鄰板或端部之間沒(méi)有適當(dāng)?shù)拿芊庋b置，則這種行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)是不能有效工作的?，F(xiàn)請(qǐng)參閱圖10，本發(fā)明方法的原理和關(guān)鍵步驟包括使軸中心線5A自一中心位置(例如，在70度的室溫下在工廠內(nèi)進(jìn)行安裝時(shí)的位置)向后或向前移動(dòng)至中心線位置5B和5C，從而可以沿著徑向軸線、將各轉(zhuǎn)子徑向地定位在那些可對(duì)變化狀態(tài)作出補(bǔ)償?shù)奈恢锰?。這些狀態(tài)可以包括熱動(dòng)力變化或材料的變化，諸如，例如轉(zhuǎn)子材料的熱膨脹或收縮，以及轉(zhuǎn)子各表面的磨損。
對(duì)各變化作出補(bǔ)償?shù)妮S向運(yùn)動(dòng)公差是在微米的范圍內(nèi)。但是，圖10以高度夸張地方式示出了形成第一動(dòng)態(tài)密封件的方法，如圖1所示的轉(zhuǎn)子表面的密封僅是由轉(zhuǎn)子面的各移動(dòng)表面之間的接觸壓力產(chǎn)生的。在其中設(shè)置有例如四個(gè)轉(zhuǎn)子16、18、20和22的象限中示意性地示出了所述軸向運(yùn)動(dòng)。為了使轉(zhuǎn)子22的面與相關(guān)轉(zhuǎn)子面預(yù)定點(diǎn)上保持有一恒定的壓力，如位置5D，必須使中心線5A的位置隨著材料的膨脹而移動(dòng)至中心線5B的位置，并且必須隨著材料的收縮而移動(dòng)至中心線5C的位置。同樣，也要以這種方式對(duì)材料的磨損進(jìn)行調(diào)整。
因此，本發(fā)明的圖6至圖8提供了將這樣一種發(fā)動(dòng)機(jī)的各轉(zhuǎn)子彼此相互精確定位的種種方法，這樣，各相鄰轉(zhuǎn)子的各面就始終是彼此相互滑動(dòng)地接觸，從而不能讓氣體在其間顯著流動(dòng)，由此形成了所述第一動(dòng)態(tài)密封件。
概括地說(shuō)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)這種軸向運(yùn)動(dòng)的第一裝置包括一設(shè)定在一軸向狹槽內(nèi)的轉(zhuǎn)子軸。圖6給出了一轉(zhuǎn)子支承端板102的示意圖，所述端板可以用作兩個(gè)端板(例如分別如圖5和圖1所示的端板13和14)的其中之一，用來(lái)對(duì)各轉(zhuǎn)子加以支承和進(jìn)行可調(diào)節(jié)的定位。板102包括一外部104和一相對(duì)的、同心內(nèi)部106，所述內(nèi)部106具有多個(gè)用于相應(yīng)數(shù)量的轉(zhuǎn)子軸的，例如，圖1所示機(jī)構(gòu)10的轉(zhuǎn)子軸24至30的轉(zhuǎn)子固定裝置，諸如四個(gè)軸頸或孔108、110、112和114。
攜帶著軸孔或軸頸108至114的板102的內(nèi)部106，以及所述板的環(huán)設(shè)外部104各包括多個(gè)設(shè)置在其內(nèi)或從其中通過(guò)的加熱和冷卻通道。所述內(nèi)部106包括至少一個(gè)加熱通道116和至少一個(gè)冷卻通道118(最好多加幾個(gè)通道用來(lái)對(duì)稱設(shè)置從而可以對(duì)稱地?zé)崦浝淇s)。在圖6所示的板102中，在內(nèi)部106的正中心內(nèi)設(shè)置了一個(gè)加熱通道116，在中心加熱通道116和各軸頸之間設(shè)置有多個(gè)等距隔開(kāi)且與軸頸108至114的個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)的冷卻通道118。板102的外部104包括多個(gè)設(shè)置在其內(nèi)或從其中通過(guò)的加熱通道120和冷卻通道122。和板102的內(nèi)部106一樣，最好外加熱和冷卻通道120和122也是相對(duì)于四個(gè)軸頸或孔108至114對(duì)稱設(shè)置，從而可以對(duì)板102的膨脹和收縮進(jìn)行對(duì)稱的熱控制。顯然，也可以采用其它的設(shè)置方案，例如，采用圓周同心的加熱和冷卻通道等，以使軸中心線移動(dòng)。
對(duì)軸頸或孔108至114的徑向位置亦即對(duì)裝在其內(nèi)的軸的中心線進(jìn)行的精確尺寸控制是根據(jù)需要，有選擇地使一經(jīng)加熱的流體或一冷卻劑穿過(guò)各加熱通道116和120或冷卻通道118和122來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如，如果內(nèi)部轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)相對(duì)較冷，轉(zhuǎn)子收縮而在它們之間產(chǎn)生了大的間隙，就可以使冷卻劑穿過(guò)板102的內(nèi)部106的冷卻通道118，由此可以使內(nèi)部106收縮，并牽動(dòng)四個(gè)軸頸或孔108至114及裝在其內(nèi)的各軸，使之彼此緊靠在一起。類(lèi)似的情況發(fā)生在冷卻劑穿過(guò)板102的外部104的冷卻通道122的時(shí)候，冷卻劑可以使所述外部稍稍收縮，從而可以進(jìn)一步推動(dòng)軸樞108至114，這樣就可以使它們的軸和連在軸上的轉(zhuǎn)子彼此緊靠在一起。
當(dāng)通過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)將各內(nèi)部構(gòu)件加熱并且它們的相鄰間隙過(guò)緊時(shí)，藉助使一加熱流體穿過(guò)內(nèi)部106的加熱通道116和板102的外部104的通道120，可以使間隙增大。這將使得內(nèi)部106膨脹，由此可非常小地增大四個(gè)軸樞108至114離開(kāi)板102的中心的距離，并且可以使外部104膨脹，以進(jìn)一步增大間隙?；蛘?，可以采用其它的加熱裝置(電、火焰管、發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣等)來(lái)代替經(jīng)加熱的流體。
圖7示出了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子軸的另一種裝置，它是根據(jù)需要，使轉(zhuǎn)子軸中心線徑向向內(nèi)或向外移動(dòng)來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)子軸進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在圖7中，一轉(zhuǎn)子支承端板124包括多個(gè)由軸承126、128、130和132形成的軸頸。每一軸承126至132可滑動(dòng)地安裝在一徑向狹長(zhǎng)的、橢圓形的殼體內(nèi)，所述殼體的側(cè)面藉助填隙片或其它適當(dāng)裝置與軸承126至132緊配合設(shè)置，以阻止軸承126至132以及裝在軸承內(nèi)的轉(zhuǎn)子軸的非徑向移動(dòng)以進(jìn)一步對(duì)軸承側(cè)面加以密封，防止流體從該處流過(guò)而發(fā)生泄漏。由于所述殼體是狹長(zhǎng)的，因此，每一殼體均具有一對(duì)于四個(gè)軸承126至132的外容積，它們分別是134a、136a、138a和140a，以及一相對(duì)置的內(nèi)容積，它們分別是134b、136b、138b和140b。(每一空間134a至140b均不需要特別大，因?yàn)樗鼈冎灰獙?duì)熱膨脹和收縮的轉(zhuǎn)子間距進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且當(dāng)有磨損發(fā)生時(shí)，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)內(nèi)的少量磨損。)一系列徑向設(shè)置的流體腔室設(shè)置在板124內(nèi)，多個(gè)外腔室142a、144a、146a和148a與各自的殼體外容積134a至140a相連通，而內(nèi)腔室142b、144b、146b和148b則與各自的殼體內(nèi)容積134b至140b相連通。藉助將相反的負(fù)或正壓差提供至軸中心線的各側(cè)面，可以使流體(例如，氣動(dòng)或液壓用流體)穿過(guò)這些腔室142a至148b，以調(diào)節(jié)軸承126至132在它們各自殼體內(nèi)部的位置，由此可以使所述中心線移動(dòng)。
作為上述調(diào)節(jié)裝置的工作情況的一例子，如果內(nèi)部機(jī)構(gòu)較冷而使得每一相鄰轉(zhuǎn)子之間具有一相對(duì)較大的間隙，則可將一種壓力相對(duì)較高的流體(液壓用流體、增壓氣體等)施加于最外的徑向腔室142a、144a、146a和148a，并將壓力較低的流體保持在對(duì)應(yīng)的內(nèi)腔室142b、144b、146b和148b內(nèi)。最外腔室內(nèi)的壓力較高的流體流入軸承殼體的外部134a、136a、138a和140a，由于內(nèi)腔142b、144b、146b和148b以及與這些內(nèi)腔相連通的對(duì)應(yīng)內(nèi)部134b、136b、138b和140b內(nèi)部的壓力相對(duì)較低，由此可以使經(jīng)過(guò)每一軸承126-132的中心線朝著殼體的對(duì)側(cè)、向內(nèi)稍稍移動(dòng)。
如果轉(zhuǎn)子間隙過(guò)緊，則可使施加于內(nèi)腔室142b、144b、146b和148b內(nèi)部的壓力高于施加于外腔室142a、144a、146a和148a的壓力，由此使得經(jīng)過(guò)軸承126-132的中心線在它們各自的殼體內(nèi)部向外移動(dòng)。藉助一與外腔室142a、144a、146a和148a相連通的歧管(未示)可使流體流至這些外腔室或從其中流出，藉助一中心孔或通道150可使流體流至內(nèi)腔室142b、144b、146b和148b或從其中流出。
圖8示出了另一種轉(zhuǎn)子間距調(diào)節(jié)裝置，它包括種種機(jī)械和電調(diào)節(jié)裝置。(應(yīng)予理解的是，雖然它可以將這些和其它不同的調(diào)節(jié)裝置用在一個(gè)機(jī)構(gòu)內(nèi)，但一個(gè)機(jī)構(gòu)最好是僅具有一種類(lèi)型的調(diào)節(jié)裝置。為了簡(jiǎn)化和減少附圖的總數(shù)量，在圖8所示可以用于單個(gè)轉(zhuǎn)子支承端板152中的各種裝置統(tǒng)統(tǒng)畫(huà)在一個(gè)附圖8中。)圖8所示板152的最上軸承154和156可由包括凸輪和偏心輪在內(nèi)的機(jī)械裝置來(lái)加以徑向調(diào)節(jié)。每一軸承154和156分別設(shè)置有一徑向狹長(zhǎng)的殼體158和160。軸承154和156可以在它們各自的殼體158和160內(nèi)部可調(diào)節(jié)地作徑向滑動(dòng)，但它們?cè)跉んw158和160的緊配合側(cè)的作用下是不能作非徑向移動(dòng)的，所述緊配合側(cè)可以安裝有填隙片162以便為軸承154和156提供適當(dāng)?shù)膫?cè)配合。
每一軸承殼體158和160均包括一外凸輪或偏心輪，即164a和164b，以及一對(duì)置的內(nèi)凸輪或偏心輪，分別是166a和166b，各軸承則被捕獲或夾設(shè)在它們各自的內(nèi)、外凸輪之間。藉助根據(jù)需要使凸輪164a至166b有選擇地和協(xié)作地旋轉(zhuǎn)，可以使軸承154和156在它們各自的殼體158和160內(nèi)作徑向運(yùn)動(dòng)，這將在下文中予以描述。
左上軸承154和其殼體158示出了這樣一種情況，其中，軸承154是設(shè)置在一中間位置，既不是完全從板152的中心縮進(jìn)，也不是朝著板152的中心完全延伸。圖中示出了每一凸輪164a和164b的兩個(gè)交替位置，圖中以實(shí)線示出了每一凸輪的第一位置，以虛線示出了第二位置?？梢钥闯龅氖?，每一凸輪164a和164b的這兩個(gè)交替位置使得它們與軸承154的接觸點(diǎn)或接觸面離開(kāi)殼體152的中心的距離是相等的，因此使得軸承154位于一大體上中心的位置。
如果各轉(zhuǎn)子需要較大的間隙，則可以使各凸輪自圖中所示的凸輪164a和164b的實(shí)線位置順時(shí)針旋轉(zhuǎn)近似90度(相對(duì)于殼體的長(zhǎng)軸)，以將它們定位在如右上軸承156的凸輪166a和166b所處的位置(如圖中的實(shí)線所示)。當(dāng)凸輪166a和166b定位在如圖8所示殼體160中由實(shí)線所示的位置時(shí)，可以將軸承156徑向向外推離殼體152的中心，由此可以增加所需的轉(zhuǎn)子間隙。
另一方面，如果需要較小的間隙，則可以使兩個(gè)凸輪166a和166b自如圖所示的實(shí)線位置旋轉(zhuǎn)180度，即旋轉(zhuǎn)至虛線所示的位置。這樣就可以使軸承156朝著殼體152的中心被向內(nèi)推動(dòng)?？梢岳斫猓瑸榇?，也可以采用其他機(jī)械裝置(杠桿等)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)。
圖8中的左下軸承168可利用另一種不同的機(jī)械運(yùn)動(dòng)即一螺紋系統(tǒng)來(lái)加以調(diào)節(jié)。軸承168如上文中所述的在其它軸承殼體那樣，容納在一徑向狹長(zhǎng)的殼體170內(nèi)部。而且，可以將一個(gè)或多個(gè)填隙片162放置在軸承168和殼體170的側(cè)壁之間，以阻止軸承168作非徑向的運(yùn)動(dòng)。外、內(nèi)支承塊，分別是172a和172b，定位于軸承168的每一側(cè)，將軸承168夾設(shè)在其間。一外、內(nèi)螺紋調(diào)節(jié)螺釘，分別是174a和174b，各自緊靠在外、內(nèi)塊172a、172b上，以使軸承168根據(jù)需要在其間徑向地來(lái)回移動(dòng)。藉助外、內(nèi)調(diào)節(jié)器，分別是176a和176b可實(shí)現(xiàn)螺紋調(diào)節(jié)螺釘174a和174b的調(diào)節(jié)作業(yè)。
因此，如果需要較大的間隙，則可以旋轉(zhuǎn)外調(diào)節(jié)器176a以驅(qū)動(dòng)外調(diào)節(jié)螺釘174a并由此可將塊172a和軸承168向外推動(dòng)，而旋轉(zhuǎn)相對(duì)置的內(nèi)調(diào)節(jié)器176b可以使內(nèi)調(diào)螺釘174b伸展從而將軸承168向外推動(dòng)。如果需要使軸承168朝著相反方向向內(nèi)移動(dòng)，則可以使兩個(gè)調(diào)節(jié)器176a和176b朝著與用來(lái)使軸承向外移動(dòng)相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就可使外調(diào)節(jié)螺釘174a伸展而使內(nèi)調(diào)節(jié)螺釘174b回縮。雖然圖中示出了兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘174a和174b。但是，應(yīng)予指出的是，藉助一個(gè)螺釘(與所述軸承可靠連接)是可以使軸承168沿兩個(gè)方向移動(dòng)的。
對(duì)圖8中的右下軸承178示出了又一種軸承調(diào)節(jié)裝置，其中設(shè)置有一電動(dòng)機(jī)械式調(diào)節(jié)裝置。軸承178也是封閉在一徑向狹長(zhǎng)的殼體180內(nèi)，并且可以根據(jù)需要設(shè)置一些填隙片162，以阻止軸承178在殼體180內(nèi)部作非徑向的移動(dòng)。一外電螺線管和一內(nèi)電螺線管，分別是182a和182b，設(shè)置在殼體180的每一端部，將軸承178夾設(shè)在其間。(外塊184a和內(nèi)塊184b可以設(shè)置在各自的電螺線管軸186a和186b之間，如圖8中所示的左下軸承168的螺紋式調(diào)節(jié)裝置的外塊172a和內(nèi)塊172b那樣。)藉助根據(jù)需要，使內(nèi)、外調(diào)節(jié)電螺線管182a和182b有選擇地且協(xié)作地延伸和回縮，可以將軸承178和裝于其內(nèi)的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子軸自板152的中心、徑向向內(nèi)或向外調(diào)節(jié)。例如，如果需要使軸承178向內(nèi)移動(dòng)，可以將電流施加于內(nèi)螺線管線圈182b以吸引相應(yīng)的內(nèi)螺線管軸186b，并使軸186b向內(nèi)縮進(jìn)?？梢詫㈦娏魍瑫r(shí)施加于相對(duì)置的外螺線管線圈182a，以使螺線管軸186a被推離所述螺線管線圈，從而將軸承向內(nèi)驅(qū)動(dòng)。將極性相反的電流施加于兩個(gè)螺線管線圈上，會(huì)使得所施加的作用力相反，這樣就可以使內(nèi)軸186b伸展而使外軸186a縮進(jìn)，從而可使軸承178徑向向外移動(dòng)。
用來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)子軸軸承的位置進(jìn)行徑向調(diào)節(jié)的所有上述裝置都需要一些對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子之間的間隙進(jìn)行感測(cè)并驅(qū)動(dòng)適當(dāng)調(diào)節(jié)器的裝置。在圖9中非?；\統(tǒng)地示出了這種相互關(guān)系，其中，一間隙感測(cè)裝置188可將一信號(hào)提供至一間隙調(diào)節(jié)裝置190(例如，圖6至圖8所示且在上文中描述的任一種間隙調(diào)節(jié)裝置)，從而可對(duì)各軸承(以及它們各自的軸和轉(zhuǎn)子)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。所述間隙感測(cè)裝置可以是任一種裝置，諸如一種如果轉(zhuǎn)子間隙增大時(shí)用來(lái)測(cè)定漏氣量以進(jìn)行計(jì)算的氧氣傳感器，以便在工作過(guò)程中，當(dāng)所述機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件的工作溫度變化時(shí)，根據(jù)環(huán)境溫度和狀況，對(duì)轉(zhuǎn)子間隙的變化加以預(yù)測(cè)。不管采用哪一種間隙感測(cè)裝置，重要的是，它必須能精確且持續(xù)地工作，以對(duì)各軸承(以及軸的中心線和它們的轉(zhuǎn)子)的間隙進(jìn)行連續(xù)不斷地調(diào)節(jié)，從而基本上消除各相鄰轉(zhuǎn)子之間的間隙而獲得最佳的效率。
因此，從用來(lái)在轉(zhuǎn)子面之間提供一第一動(dòng)態(tài)密封件的上述裝置和方法中可以看到，它提供了一種可解決已有技術(shù)中這類(lèi)機(jī)構(gòu)的主要問(wèn)題的精確且實(shí)用的裝置。下面將對(duì)上述第二問(wèn)題進(jìn)行描述。
可以有效地將形成在轉(zhuǎn)子端部和機(jī)殼之間的端部空間的泄漏減至最少的第二種方法和所實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)密封件包括這樣一個(gè)關(guān)鍵步驟，即，在轉(zhuǎn)子端部和對(duì)置外殼的其中之一或該兩者上形成一呈任意形狀的表面凹部或中空部，從而不再需要一摩擦密封件，并從本質(zhì)上形成一壓力波塞子。這些凹部的作用是可以減小壓力狀態(tài)和真空狀態(tài)之間的變化的幅度，這種變化是發(fā)生在燃燒室容積內(nèi)，但它會(huì)泄漏入并通過(guò)所述端部空間。這里可以采用伯努利原理，該原理大體的意思是，當(dāng)流體流過(guò)一容積增大的空間時(shí)，流體速度會(huì)減小，而側(cè)向壓力將增大。因此，通過(guò)改變間隙就會(huì)產(chǎn)生一壓力振蕩或壓力波，而它會(huì)消耗動(dòng)能，由此可將中心軸密封區(qū)的損壞情況減至最小。
現(xiàn)請(qǐng)參閱圖1，一種無(wú)摩擦的轉(zhuǎn)子端部密封裝置由密封裝置34總體示出，它設(shè)置在各轉(zhuǎn)子端部(分別是端部36、38、40和42)的內(nèi)部。轉(zhuǎn)子密封裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)子(例如轉(zhuǎn)子16)和機(jī)殼的相鄰端壁(例如圖5所示的第一端壁13)之間，并且在其間形成一端部密封區(qū)45。圖2至圖3c給出采用所述方法的轉(zhuǎn)子端部密封裝置(大體上在圖1中示出的這類(lèi)裝置)的一實(shí)施例的視圖。在圖2中，示出了一轉(zhuǎn)子的端部，例如，第一轉(zhuǎn)子16和其端部36，多個(gè)密封槽46同心地形成在轉(zhuǎn)子軸24的周?chē)?。正如所指出的那樣，?yīng)予理解的是，圖中所示的各密封槽可以是一些凹坑、溝槽、孔、切口、凹陷、凹腔、空腔或其它任一種可形成一表面的不規(guī)則性中空部，所述槽最好是環(huán)形地、同心地設(shè)置在轉(zhuǎn)子端部或?qū)χ玫臋C(jī)殼表面上。這些密封槽46嵌入轉(zhuǎn)子16的端部36內(nèi)，用來(lái)消除和減弱發(fā)動(dòng)機(jī)10工作過(guò)程中來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)10的工作腔32室并向外經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子端部36的壓差脈動(dòng)。
當(dāng)壓力脈動(dòng)擴(kuò)張通過(guò)工作腔室32并在轉(zhuǎn)子端部36和其緊鄰端壁(例如，圖1所示的端壁14)之間前進(jìn)時(shí)，所述壓力脈動(dòng)就會(huì)遇到第一或最外密封槽，并膨脹，由此可消耗其能量。雖然由發(fā)動(dòng)機(jī)端壁和轉(zhuǎn)子端部所形成的極窄空間內(nèi)的氣體仍然處于一與外部環(huán)境相比較高的壓力之下，但是，由于在第一或最外凹槽內(nèi)部的膨脹作用，所述壓力已有所降低。這樣，氣體穿過(guò)由端壁和轉(zhuǎn)子端部所形成并位于最外凹槽和下一內(nèi)凹槽之間的極窄空間時(shí)就具有較少的能量?？梢钥闯?，壓力較低(局部真空)的各脈動(dòng)是可以以相同方式被降低的，不管壓差是正還是負(fù)，各凹槽都可以起減小壓差的作用，從而可以為發(fā)動(dòng)機(jī)10的工作腔室提供密封作用。
圖3A至圖3C示出了可用作行星轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)的本發(fā)明轉(zhuǎn)子密封方法的不同凹槽形狀的剖視圖。在圖3A中，凹槽46a具有半圓形或U形的橫截面構(gòu)造，而圖3B示出了具有矩形橫截面構(gòu)造的凹槽46b。圖3C示出了又一種凹槽構(gòu)造，其中，凹槽46c具有三角形或V形構(gòu)造。在具體應(yīng)用場(chǎng)合中所需要的精確凹槽構(gòu)造取決于很多因素，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)的位移(displacement)率、凹槽的尺寸和間距等。此外，雖然圖中僅示出了凹槽的三種特定橫截面形狀，但是，可以理解的是，也可以采用其它的凹槽形狀(不等邊四邊形、橢圓形等)，或者，如上文所指出的，可以是任何“負(fù)”空間，即，凹部或中空部。
還可以看到的是，圖1和圖2所示的壓差阻尼或衰減密封裝置34是設(shè)置在轉(zhuǎn)子的端部?jī)?nèi)的，但是，除了放置在轉(zhuǎn)子端部?jī)?nèi)之外，也可以將它們放置在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼的端壁的內(nèi)部。雖然圖3A至圖3C是不同形狀凹槽的視圖，但是，其中形成有凹槽的圖3A至圖3C所示各構(gòu)件可不必是轉(zhuǎn)子。圖3A至圖3C所示的構(gòu)件48a至48c可以代表所述機(jī)構(gòu)的端壁，并使凹槽46a至46c形成在構(gòu)成轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)中心的軸的周?chē)?br> 此外，雖然圖1至圖3C示出了多個(gè)同心凹槽，但是，單個(gè)中空部或凹部也可以提供至少一些如上文中所述的效果?？梢栽O(shè)置任意數(shù)量的密封凹部，但最好是設(shè)置多個(gè)凹槽(在四個(gè)和十個(gè)同心凹槽之間)，并且每一相繼凹槽均可以阻尼或衰減由機(jī)構(gòu)工作所產(chǎn)生的一部分壓力或部分真空脈動(dòng)。正如現(xiàn)在可以理解的那樣，這種衰減作用就形成了第二動(dòng)態(tài)密封件，它大大提高了中心軸密封件的壽命。盡管如此，還需要再提供一種改進(jìn)的中心軸密封件，即，第三動(dòng)態(tài)密封件，這將在下文中予以描述。
用來(lái)對(duì)中心軸的周?chē)右悦芊獾牡谌N方法和所實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)密封件是響應(yīng)于那些不能被第二動(dòng)態(tài)密封件衰減的壓力變化的。它是這樣一種構(gòu)造該構(gòu)造適于與單個(gè)壓力波動(dòng)中的正負(fù)壓力變化相一致地上下運(yùn)動(dòng)，但當(dāng)相繼壓力/真空脈動(dòng)的幅度增大時(shí)，該構(gòu)造會(huì)愈加靠壓在轉(zhuǎn)子殼體的相鄰內(nèi)壁上，由此可以對(duì)與發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率有關(guān)的壓力和局部真空之間的變化自動(dòng)地作出響應(yīng)。但是，當(dāng)波動(dòng)幅度較小或接近于零時(shí)，所述密封件就起一低摩擦密封件的作用，而不會(huì)作上下運(yùn)動(dòng)。
該原理可以藉助對(duì)所述密封件的一實(shí)施例進(jìn)行觀察來(lái)理解，這里，所述密封件是“環(huán)形樞軸和杠桿密封件”或“中心軸密封裝置”，它包括一具有特定構(gòu)造且用來(lái)環(huán)設(shè)在所述中心軸周?chē)沫h(huán)形物，它具有一呈H形的樞轉(zhuǎn)橫截面(或一“鏡象的上下運(yùn)動(dòng)件”)。再請(qǐng)參閱圖1，所述中心軸密封裝置由44總的示出。在圖4中示出了一軸密封件44的具體結(jié)構(gòu)，并且在圖5中以剖視圖的形式示出了所述軸密封件44的工作情況。軸密封件44包括一第一密封構(gòu)件50和一相對(duì)置的第二密封構(gòu)件52，每一密封構(gòu)件50、52均呈環(huán)形，并且具有一內(nèi)緣(分別是54和56)、一內(nèi)部(分別是58和60)、多個(gè)環(huán)形設(shè)置的內(nèi)杠桿(分別是62和64)、一外緣(分別是66和68)，以及一外部(分別是70和72)。所述兩構(gòu)件50和52彼此相互隔開(kāi)，但由一設(shè)置在第一和第二密封構(gòu)件50和52的圓筒形第三密封構(gòu)件74而連接在一起，并藉助第三構(gòu)件74的第一和第二端部76和78柔性地和它們的中心部連接在一起。
因此，靜止時(shí)，所述密封件44就象一環(huán)形的棱柱H，該棱柱H端端連接，由此形成兩個(gè)可樞轉(zhuǎn)并由圓筒體74相連的對(duì)置環(huán)形盤(pán)(圓環(huán)50、52)，大體上呈一卷線筒的形式，所述第一和第二構(gòu)件50、52的外緣66、68和外部70、72用作該卷線筒形密封件44的外凸緣。雖然這種形狀代表著密封件44的形狀，但是它也是一柔性外殼，用以在典型實(shí)施例工作過(guò)程中使內(nèi)部的各工作構(gòu)件響應(yīng)于壓力變化。
在內(nèi)部，平整且呈環(huán)形的第一和第二密封構(gòu)件50、52包括一些最好由相對(duì)較薄且柔性的材料(例如，彈簧鋼等)制成的工作構(gòu)件，以便能讓密封件44樞轉(zhuǎn)，從而使該外殼與該機(jī)構(gòu)內(nèi)所產(chǎn)生的壓差相一致。每一環(huán)形盤(pán)50、52均可被徑向地分割成多個(gè)呈環(huán)形設(shè)置的獨(dú)立杠桿65(與H的每一腿部的橫截面相對(duì)應(yīng))，這樣，圓筒體74的每一端部就可以用作每一杠桿65的支點(diǎn)。在第一和第二密封構(gòu)件50、52內(nèi)的各杠桿65之間形成了一些內(nèi)、外徑向狹槽(分別是80和82)，并且內(nèi)狹槽80延伸穿過(guò)第一和第二密封構(gòu)件50、52的內(nèi)緣54、56并橫穿過(guò)其內(nèi)部58、60，外狹槽82延伸穿過(guò)第一和第二密封構(gòu)件50、52的外緣66、68并橫穿過(guò)其外部70、72。
因此，可以理解的是，在正、負(fù)壓力狀態(tài)迅速交替的情況下，對(duì)置的多個(gè)杠桿62、64就會(huì)彼此呈鏡像地上下運(yùn)動(dòng)，每一杠桿65的角輻與壓力波的波輻成比例地相對(duì)應(yīng)。這樣，在低輻脈動(dòng)狀態(tài)過(guò)程中的摩擦熱和磨損狀態(tài)(即，當(dāng)不太需要高密封力時(shí))就會(huì)減?。煌瑯?，當(dāng)要求高密封力時(shí)，密封件44也可以相應(yīng)地起作用。
所述外殼最好是一由彈性體材料84形成的覆蓋層，它圍繞所述密封件44的整個(gè)子結(jié)構(gòu)形成一完整的密封，以阻止流體在其任一邊緣周?chē)鲃?dòng)或通過(guò)狹槽80和82。彈性體材料84可以被模制或成形得具有面向外的周緣，分別是第一和第二密封構(gòu)件50、52的內(nèi)緣86、88，以及第一和第二密封構(gòu)件50、52的外緣90、92。
如圖5更具體示出的那樣，當(dāng)一相對(duì)較高的壓力通過(guò)端部密封間隙45進(jìn)入第一、第二密封構(gòu)件50、52之間的第一密封區(qū)域94內(nèi)時(shí)，如壓力箭頭P1所示出的那樣，密封件44的樞轉(zhuǎn)和柔性結(jié)構(gòu)就可以使第一、第二密封構(gòu)件的外部70、72樞轉(zhuǎn)分開(kāi)，并使彈性體覆蓋層材料84的第一外周緣90與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的相鄰面(例如，轉(zhuǎn)子16的前端面)相接觸，而對(duì)置的第二外緣92則被展開(kāi)而靠壓在靜止構(gòu)件的內(nèi)表面(例如，前壁或板13的內(nèi)表面)上。與此同時(shí)，會(huì)使得在旋轉(zhuǎn)軸(例如圖5所示的軸96)附近的內(nèi)緣54和56以及它們的彈性體密封邊緣86、88相應(yīng)地向內(nèi)朝向或離開(kāi)旋轉(zhuǎn)和固定構(gòu)件的面而作來(lái)回運(yùn)動(dòng)。
雖然只有圖5所示密封件44的橫截面是被圖示成正在經(jīng)歷這種作用，但是，這種作用卻是發(fā)生在密封件44的整個(gè)圓周周?chē)摹ｋm然通常情況下密封件44不會(huì)同時(shí)朝著相反方向進(jìn)行工作，但為了表明上述這種情況是可逆的，圖5所示密封件44的下部是被圖示成朝著相反方向彎曲，外緣66和68展開(kāi)在所述密封件的一個(gè)側(cè)面上，內(nèi)緣54和56展開(kāi)在密封件44的另一相對(duì)側(cè)面上。
相反，當(dāng)燃燒室內(nèi)部產(chǎn)生一負(fù)壓時(shí)，如第二壓力箭頭P2所示的那樣，在軸96和軸通道98之間、朝著一由密封件內(nèi)部58和60所形成的第二密封區(qū)域100就會(huì)形成一正壓。這樣，在第二密封區(qū)域100和發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部負(fù)壓之間的相對(duì)較高壓力就會(huì)使得密封件44的兩個(gè)內(nèi)部58和60向外樞轉(zhuǎn)，由此使得彈性體邊緣86和88分別與所述機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和固定構(gòu)件相接觸，從而可將所述機(jī)構(gòu)密封住，防止外部氣體或流體進(jìn)一步流過(guò)所述密封件44。
可以看到，上述作用可以提供一種能響應(yīng)于負(fù)壓差和正壓差的雙向密封件44，即，第三動(dòng)態(tài)密封件。在上述的每一種情況中，可以看到的是，只有密封件44的加壓部分的彈性體邊緣被推抵在所述機(jī)構(gòu)的各相鄰構(gòu)件上。相對(duì)置的、壓力較低部分的密封壁彼此相向樞轉(zhuǎn)，由此可以將接觸壓力從所述機(jī)構(gòu)的相鄰壁上除去，從而可降低低幅壓力脈動(dòng)過(guò)程中的摩擦力。
雖然可以預(yù)期本發(fā)明密封裝置的一種主要應(yīng)用是用于具有行星轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，但是，本發(fā)明的各實(shí)施例并不是僅限于各類(lèi)熱機(jī)，而是還可以將它們應(yīng)用于各種非燃燒的應(yīng)用場(chǎng)合，諸如上文中所指出的液壓和氣動(dòng)電動(dòng)機(jī)和泵。不管將本發(fā)明密封裝置用在哪一種應(yīng)用場(chǎng)合中，可以看到的是，它們都可以顯著地降低泄漏和內(nèi)部摩擦力，由此可以提高采用本發(fā)明密封裝置的機(jī)構(gòu)的工作效率。因此，應(yīng)予理解的是，本發(fā)明并不受到上述這些實(shí)施例的限制，而應(yīng)該包括所有落在所附權(quán)利要求書(shū)保護(hù)范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1．一種在一具有諸轉(zhuǎn)子的行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的至少兩個(gè)轉(zhuǎn)子的面之間形成動(dòng)態(tài)密封的方法，所述轉(zhuǎn)子安裝在一具有一中心線的轉(zhuǎn)子軸上并且位于一外殼內(nèi)，以使相鄰的轉(zhuǎn)子面相接觸，所述方法包括以下步驟在所述外殼內(nèi)形成一軸向溝槽，用來(lái)使所述轉(zhuǎn)子軸的所述中心線作軸向移動(dòng)；以及根據(jù)各轉(zhuǎn)子在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中的熱動(dòng)力和機(jī)械結(jié)構(gòu)變化，使所述轉(zhuǎn)子軸的所述中心線沿著所述軸向溝槽移動(dòng)。
2．一種在一具有諸轉(zhuǎn)子的行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子端部之間形成動(dòng)態(tài)密封的方法，所述轉(zhuǎn)子安裝在一轉(zhuǎn)子軸上并且位于一外殼內(nèi)，在所述轉(zhuǎn)子端部和所述外殼之間形成一間隙，所述方法包括以下步驟在所述外殼表面和所述轉(zhuǎn)子端部的至少其中之一內(nèi)形成一表面凹部，所述凹部基本上可以改變流過(guò)所述間隙的流體的流速。
3．一種在一行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的一轉(zhuǎn)子的所述旋轉(zhuǎn)軸和一外殼之間形成動(dòng)態(tài)密封的方法，所述行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)具有一些安裝在一轉(zhuǎn)子軸上并且位于一外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子，所述方法包括以下步驟將一對(duì)自一環(huán)形支點(diǎn)懸伸出來(lái)的對(duì)置樞轉(zhuǎn)臂定位在所述外殼和所述轉(zhuǎn)子軸之間，其中，所述支點(diǎn)圍繞所述轉(zhuǎn)子軸的圓周。
4．一種用于具有多個(gè)內(nèi)轉(zhuǎn)子的行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子面密封件，所述轉(zhuǎn)子安裝在一具有一中心線的轉(zhuǎn)子軸上并且定位得可以使相鄰轉(zhuǎn)子面相接觸并由此形成一燃燒室，所述動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子面密封件包括一第一轉(zhuǎn)子支承板和一相對(duì)置的第二轉(zhuǎn)子支承板，每一所述板靜止地設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，各轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述第一和第二板之間；用來(lái)將每一轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)地固定于其上的轉(zhuǎn)子固定裝置，每一轉(zhuǎn)子固定裝置均具有一中心線；以及用來(lái)對(duì)所述轉(zhuǎn)子固定裝置的每一中心線進(jìn)行可調(diào)節(jié)地彼此徑向定位的裝置，從而使相鄰轉(zhuǎn)子面在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中始終能彼此相互滑動(dòng)接觸并可防止機(jī)器燃燒室的泄漏。
5．如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子面密封裝置，其特征在于，所述用來(lái)對(duì)每一中心線進(jìn)行可調(diào)節(jié)地定位的裝置包括具有一內(nèi)部和一外部的所述支承板，所述內(nèi)部包括設(shè)置在每一所述板的每一所述轉(zhuǎn)子固定裝置內(nèi)部的至少一個(gè)加熱通道和至少一個(gè)的冷卻通道，所述外部包括設(shè)置在每一所述板的每一所述轉(zhuǎn)子固定裝置外部的至少一個(gè)加熱通道和至少一個(gè)冷卻通道；用來(lái)對(duì)板的溫度進(jìn)行感測(cè)的裝置；以及用來(lái)對(duì)每一所述板進(jìn)行加熱和冷卻的熱交換裝置，所述裝置穿過(guò)所述加熱和冷卻通道，用來(lái)對(duì)每一所述板的熱脹冷縮進(jìn)行控制，以便根據(jù)需要，對(duì)每一所述轉(zhuǎn)子固定裝置進(jìn)行可調(diào)節(jié)地徑向定位，以便使所述轉(zhuǎn)子的每一相鄰轉(zhuǎn)子彼此相互密封地定位。
6．如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子面密封裝置，其特征在于，所述用來(lái)對(duì)每一中心線進(jìn)行可調(diào)節(jié)地定位的裝置包括轉(zhuǎn)子固定裝置，它包括一形成在每一所述板的內(nèi)部的徑向狹長(zhǎng)的殼體；以及一設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的、徑向可調(diào)節(jié)的軸承，每一所述軸承密封地延伸橫穿過(guò)一相應(yīng)殼體；由所述板形成的多個(gè)流體通道，每一所述通道與一相應(yīng)殼體連通；以及一增壓流體，它能根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的熱動(dòng)力和結(jié)構(gòu)變化，流過(guò)所述流體通道并流入所述相應(yīng)殼體，并用來(lái)將每一所述軸承可調(diào)節(jié)地徑向定位在所述所述相應(yīng)殼體內(nèi)部。
7．如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子面密封裝置，其特征在于，所述流體是液壓流體。
8．如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子面密封裝置，其特征在于，所述流體是增壓氣體。
9．如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子面密封裝置，其特征在于，所述用來(lái)對(duì)每一中心線進(jìn)行可調(diào)節(jié)地定位的裝置包括轉(zhuǎn)子固定裝置，它包括一形成在每一板內(nèi)部的徑向狹長(zhǎng)殼體和一設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的徑向可調(diào)節(jié)的軸承，每一所述軸承密封地延伸橫穿過(guò)一相應(yīng)殼體；設(shè)置在每一殼體內(nèi)部并將一相應(yīng)的所述軸承可調(diào)節(jié)地夾設(shè)在其間的內(nèi)、外凸輪，用來(lái)根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的熱動(dòng)力和結(jié)構(gòu)變化，將所述軸承徑向且可調(diào)節(jié)地定位在所述相應(yīng)殼體內(nèi)部，從而可以使所述內(nèi)、外凸輪不同心，并協(xié)作地旋轉(zhuǎn)，以使所述軸的所述中心線軸向移動(dòng)。
10．如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子面密封裝置，其特征在于，用來(lái)對(duì)每一中心線進(jìn)行可調(diào)節(jié)定位的所述裝置包括轉(zhuǎn)子固定裝置，它包括一形成在每一所述板內(nèi)部的徑向狹長(zhǎng)殼體和一徑向可調(diào)節(jié)地設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的軸承，每一所述軸承密封地延伸橫穿過(guò)一相應(yīng)的所述殼體；以及一內(nèi)調(diào)節(jié)螺釘和一外調(diào)節(jié)螺釘，它們?cè)O(shè)置在每一所述殼體的內(nèi)部，并將一相應(yīng)的所述軸承可調(diào)節(jié)地夾設(shè)在其間，用來(lái)根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的熱動(dòng)力和結(jié)構(gòu)變化，藉助使所述內(nèi)、外調(diào)節(jié)螺釘旋轉(zhuǎn)，以使所述軸的所述中心線軸向移動(dòng)，從而將所述軸承在所述相應(yīng)的所述殼體內(nèi)部徑向且可調(diào)節(jié)地進(jìn)行定位。
11．如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子面密封裝置，其特征在于，用來(lái)對(duì)每一中心線進(jìn)行可調(diào)節(jié)地定位的所述裝置包括轉(zhuǎn)子固定裝置，它包括一形成在每一所述板內(nèi)部的徑向狹長(zhǎng)殼體和一徑向可調(diào)節(jié)地設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的軸承，每一所述軸承密封地延伸橫穿過(guò)一相應(yīng)的所述殼體；以及一內(nèi)調(diào)節(jié)螺線管和一外調(diào)節(jié)螺線管，它們?cè)O(shè)置在每一所述殼體的內(nèi)部，并將一相應(yīng)的所述軸承可調(diào)節(jié)地夾設(shè)在其間，用來(lái)根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的熱動(dòng)力和結(jié)構(gòu)變化，藉助使所述內(nèi)、外調(diào)節(jié)螺線管延伸和縮進(jìn)，將所述軸承徑向且可調(diào)節(jié)地在所述相應(yīng)的所述殼體內(nèi)部進(jìn)行定位。
12．一種用于一行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子端部密封件，所述行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)具有一包括一內(nèi)表面的機(jī)殼端壁和多個(gè)具有一轉(zhuǎn)子端部的內(nèi)部轉(zhuǎn)子，每一所述轉(zhuǎn)子安裝在一具有一中心線的轉(zhuǎn)子軸上并且定位得使相鄰的轉(zhuǎn)子面相接觸，并由此形成一燃燒室，并在所述轉(zhuǎn)子端部和所述機(jī)殼之間形成一間隙，所述動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子端部密封件包括至少一個(gè)表面凹部，它基本形成一環(huán)形物，覆蓋并設(shè)置在所述機(jī)殼表面和轉(zhuǎn)子端部的至少其中之一上，所述凹部基本上可以改變流過(guò)所述間隙的流體的流速，從而可以衰減在機(jī)器工作過(guò)程中的、在轉(zhuǎn)子端部和機(jī)器的相應(yīng)機(jī)殼端壁之間的壓力和真空脈動(dòng)。
13．如權(quán)利要求12所述的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子端部密封件，其特征在于，所述表面凹部是從凹槽、凹坑、溝槽、孔、切口、凹陷、凹腔和中空部中選擇出來(lái)的。
14．如權(quán)利要求13所述的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)子端部密封件，其特征在于，所述表面凹部是從四個(gè)至十個(gè)環(huán)形凹槽的范圍中選擇出來(lái)的。
15．一種在一行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的動(dòng)態(tài)中心軸密封件，它具有多個(gè)安裝在一轉(zhuǎn)子軸上并且位于一機(jī)殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子，所述動(dòng)態(tài)中心軸密封件包括一環(huán)設(shè)在所述轉(zhuǎn)子軸周?chē)沫h(huán)形支點(diǎn)；以及多對(duì)自所述環(huán)形支點(diǎn)懸伸出來(lái)并且位于所述機(jī)殼和所述轉(zhuǎn)子軸之間的多對(duì)對(duì)置樞轉(zhuǎn)臂。
16．如權(quán)利要求15所述的動(dòng)態(tài)中心軸密封件，其特征在于，所述多對(duì)對(duì)置樞轉(zhuǎn)臂形成一第一密封構(gòu)件和一第二密封構(gòu)件，每一密封構(gòu)件均呈環(huán)形形狀，以形成一內(nèi)緣和內(nèi)部、一對(duì)置外緣和外部，以及一中心部；并且所述環(huán)形支點(diǎn)是一圓筒形的第三密封構(gòu)件，它具有一第一邊緣和一對(duì)置的第二邊緣，所述第三密封構(gòu)件的第一邊緣可樞轉(zhuǎn)地連接于所述第一密封構(gòu)件的所述中心部，所述第三密封構(gòu)件的所述第二邊緣可樞轉(zhuǎn)地連接于所述第二密封構(gòu)件的所述中心部，將所述第一密封構(gòu)件與所述第二密封構(gòu)件隔開(kāi)；在所述第一和所述第二密封構(gòu)件的所述外部之間形成一密封區(qū)域，并且在所述第一和所述第二密封構(gòu)件的所述內(nèi)部之間形成一第二密封區(qū)域；當(dāng)將一壓差作用于一個(gè)所述密封區(qū)域時(shí)，就可使所述密封構(gòu)件的所述內(nèi)部彼此分開(kāi)，從而迫使所述內(nèi)緣密封地緊抵在內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和所述外殼的內(nèi)壁上。
17．如權(quán)利要求16所述的動(dòng)態(tài)中心軸密封件，其特征在于，所述第一、所述第二和所述第三密封構(gòu)件由一彈性體密封材料制成的覆蓋層而連接在一起。
18．如權(quán)利要求17所述的動(dòng)態(tài)中心軸密封件，其特征在于，所述彈性體密封材料包括一自所述第一、第二密封構(gòu)件的所述外緣和所述內(nèi)緣向外延伸出來(lái)的密封邊緣。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種行星轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的密封方法,以及所實(shí)現(xiàn)的密封件,它可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率,并可以解決三個(gè)主要問(wèn)題區(qū)域。第一種方法和所實(shí)現(xiàn)的密封件是用來(lái)當(dāng)轉(zhuǎn)子面表面彼此橫向平動(dòng)時(shí)對(duì)各轉(zhuǎn)子面表面進(jìn)行密封,從而可不斷地對(duì)彼此之間的觸點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整,所述第一方法包括使每一轉(zhuǎn)子(16,18,20,22)的軸中心線移動(dòng)這一關(guān)鍵步驟,從而可以沿著徑向軸線將各轉(zhuǎn)子徑向定位在那些可以對(duì)變化的熱動(dòng)力狀態(tài)(例如,轉(zhuǎn)子材料的熱脹冷縮)作出補(bǔ)償?shù)奈恢锰帯５诙N方法和所實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)密封件可以有效地將形成在轉(zhuǎn)子端部和外殼之間的端部空間的泄漏減至最小,所述第二種方法包括這樣一個(gè)關(guān)鍵步驟:將任意形狀的表面凹部(46)形成在轉(zhuǎn)子端部(36,38,40,42)和對(duì)置外殼(13,14)之一或兩者上,這樣就不再需要用摩擦密封件,并從本質(zhì)上形成一壓力波塞頭。第三種方法和所實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)密封件可以對(duì)轉(zhuǎn)子中心軸的周?chē)右悦芊?它響應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中的壓力和局部真空脈動(dòng)變化作出響應(yīng)。一環(huán)形樞軸杠桿密封件(44)包括環(huán)設(shè)在所述中心軸周?chē)揖哂刑厥鈽?gòu)造的環(huán)形物,所述密封件具有一橫截面呈H形的樞軸構(gòu)造,適于根據(jù)單個(gè)壓力波中的正、負(fù)壓力變化而上下運(yùn)動(dòng),以便緊抵轉(zhuǎn)子外殼的相鄰內(nèi)壁而將其密封住。
文檔編號(hào)F01C1/067GK1309744SQ99808645
公開(kāi)日2001年8月22日 申請(qǐng)日期1999年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月29日
發(fā)明者弗利德里克·馬斯特森 申請(qǐng)人:弗利德里克·馬斯特森