[发明专利]流体能量传递装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求美国专利申请No.13/204184的优先权，该美国专利申请的申请日为2011年8月5日，该文献整个被本文参引。该申请的主题涉及美国专利No.6174151和共同待审的国际专利申请No.PCT/US11/035383，这两篇文献整个被本文参引。

技术领域

本发明涉及能量传递装置，该能量传递装置根据相互啮合摆线齿轮流体移动的原理操作，更特别是涉及改进的流体流动以及在该系统中的进口通道打开和关闭。

背景技术

摆线齿轮流体泵和发动机为本领域公知。通常，凸耳状、偏心安装的内部凸形转子与匹配的凸耳状凹形外部转子在紧配合腔室中相互作用，该紧配合腔室形成于壳体中，该壳体有柱形孔和两个端板。偏心安装的内部转子齿轮有设定数目的凸耳或齿，并与包围的外部凸耳状转子（即环齿轮）配合，该外部凸耳状转子具有比内部转子多1个的凸耳或齿。外部转子齿轮容纳于紧配合柱形外壳内。

内部转子通常固定在驱动轴，且当它在驱动轴上旋转时，它相对于外部转子每圈前进一个齿矩。外部转子可旋转地容纳于壳体中，与内部转子偏心，并在一侧与内部转子啮合。当内部和外部转子从它们的啮合点转动时，内部和外部转子的齿之间的空间在内部转子旋转第一个180度中逐渐增加尺寸，从而产生膨胀空间。在内部转子的一圈的后一半中，在内部和外部转子之间的空间减小尺寸，因为齿啮合。

当该装置操作为泵时，要泵送的流体由于在空间中产生的真空（由于它的膨胀导致的）而从进口孔吸入膨胀空间中。在达到最大容积点之后，在内部和外部转子之间的空间变成为减小容积。在由于减小容积而达到足够压力之后，该减小空间朝出口孔打开，流体从该装置压出。进口孔和出口孔通过壳体以及内部和外部转子而相互隔离。

对于传统结构，可能在很多合适操作条件下很难使得流体充满合适腔室，从而导致大大降低效率。因此需要改进的流体流动，以便产生更高效的装置。

发明内容

在某些实施例中，本发明通过使用导管来方便流体在合适的腔室和进口通道之间流动而解决在标准流体能量传递装置中的缺陷。导管可以设置成使得流体能够从进口通道快速充满腔室，例如通过优化流体流入腔室中的区域。导管还可以设置成能够几乎瞬时打开和关闭进口通道。

根据一个方面，本发明涉及一种旋转腔室流体能量传递装置。该装置包括壳体，该壳体有：中心部分，该中心部分有形成于其中的孔；以及端板，该端板形成弓形进口通道，该进口通道包括径向高度和周向宽度。该装置还包括外部转子，该外部转子可在中心部分的孔中旋转，具有凹形齿轮型面，该凹形齿轮型面形成于径向部分中，从而确定多个根部；以及内部转子，该内部转子有凸形齿轮型面，该凸形齿轮型面确定了多个凸耳，这些凸耳与外部转子操作啮合。在外部转子根部和相应内部转子凸耳之间的最小径向距离确定了靠近端板的导管端面，其中，导管端面有径向高度，该径向高度基本等于进口通道在前边缘处的进口通道径向高度。

根据一个特殊实施例，导管端面和进口通道布置在基本类似的径向位置处。前边缘可以与外部转子在导管端面处的相应对齐部分的形状基本匹配，以便提供基本瞬时进口通道打开，且进口通道可以有后边缘，该后边缘与外部转子在导管端面处的相应对齐部分的形状基本匹配，以便提供基本瞬时进口通道关闭。

在另一实施例中，进口通道径向高度横过进口通道周向宽度基本恒定。在另一实施例中，进口通道径向高度横过进口通道周向宽度变化。进口通道的外边缘可以由外部转子的根部的旋转通路来确定，进口通道的内边缘可以由内部转子的凸耳尖端的旋转通路来确定。在一些实施例中，进口通道周向宽度在直到大约180度圆弧的范围内延伸，且进口通道周向宽度在直到大约由外部转子的相邻根部确定的周向宽度的范围内延伸。

在还一实施例中，各根部的外壁沿径向方向根据深度而变化。外壁从包括线性、凹形和凸形的组中选择。各根部的至少一个侧壁沿周向方向根据深度而变化，该至少一个侧壁从包括线性、凹形和凸形的组中选择。在其它实施例中，各根部的外壁沿径向方向根据深度而基本恒定。该装置可以适合用作压缩机。端板还可以形成出口通道，且进口通道和出口通道可以设置成用于流体的预定压缩。