JP6408027B2

JP6408027B2 - 偏心可動羽根ポンプ

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Publication number: JP6408027B2
Application number: JP2016560961A
Authority: JP
Inventors: 斌 ▲湯▼
Original assignee: Tang bin
Current assignee: Tang bin
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2015-04-05
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2035-04-05
Also published as: EA201692033A1; CA2944804A1; WO2015154645A1; BR112016023581A2; JP2017520708A; EP3144532A1; EP3144532A4; KR20160143785A; US20170030352A1

Description

本発明は一種の偏心羽根ポンプ、特に可変容積式偏心羽根ポンプにかかわる。バキュームポンプ、コンプレッサーポンプ、ポンプ、ターボチャージャー、ディーゼル機関、風車、水力モーター、蒸気タービンポンプ、プロペラ、無段ハイドロカプラなど領域に適用できる。

当代の可変容積式偏心羽根ポンプは主にピストンポンプと滑りポンプである。それらも摩擦シール原理を採用したので、摩擦プレートが磨損しやすいし、密封効果もよくないし、動作寿命が短く、効率が高くない。しかし、加工精度の要求が高い。
摩擦プレートが高速度で運転されるときにスプリングの弾力、周波数、作業流体プレッシャー、差圧などの運転条件の影響によって、装置の生産効率が大きく変動する。よって、それは作動範囲が狭く、高速度、高圧、大きい流量などの高い要求の運転条件では使用できない。同時にこのタイプの可変容積式ポンプの有効容積率は低い。

遠心ポンプは、インペラーによって液体作動媒体を高速度で回転することにより、機械エネルギーを輸送される液体作動媒体に送る。容積式ポンプは、作業部品の動作によって生じる移送の周期的な増加と減少で液体を吸入したり排出したりして、また、作業部品の押し出しによって直接に液体の圧力エネルギーを増加させる。噴射ポンプは、作業流体が作り出した高速ジェットで液体を出射し、また、運動量交換によって、出射された液体のエネルギーを増加させる。

遠心ポンプと噴射ポンプは、流速型開放式エネルギー交換、容積式ポンプは容量型閉鎖式エネルギー交換である。パワー密度比が同じ条件であれば、運転モードが異なることにより、これらの三種類の機械のエネルギー利用率は、容積式ポンプから遠心ポンプ、そして噴射ポンプに従って下がる。

ポンプが仕事するエネルギー利用率は、機械のエネルギーの伝達損失、作動媒体液体の摩擦損失、作動媒体液体の漏れなどの要素によって決まっている。現在、高効率のポンプは材料の価格高く、構造が極めて複雑で、体積が厖大である。

伝統的な容積ポンプ「プランジャーポンプ、気圧ダイアフラムポンプ」はクランク連接ロッド構造によってピストン式の変位量を変化させる。容積式ポンプは機械の部品間の間隙サイズと密封部品を付加する方式によって作動媒体の液体が漏れ出す問題を有効な解決する。最適化された容積式ポンプはポンプ効率が90％以上に達することが可能である。しかし、伝統的な容積ポンプのクランク連接ロッドスライドプレート構造の限界によって、遠心ポンプに比して、広範囲の揚程と広範囲の流量の作動効率を達成するための容積ポンプのコストは、遠心ポンプのコストと同等であり、高価の材料、極めて複雑な機械的構造と膨大な機械の体積を必要とする。

本発明の偏心羽根ポンプの発明が簡単に作動媒体の漏れを抑えるとともに、遠心ポンプのように広範囲の揚程と広い範囲の流量の効率を実現できる。そして、このポンプは機械パワー密度比が高く、構造は簡単で、効率が高く、寿命が長く、弾性がある装置によって密閉しなくても、高速や超高速の範囲で運転でき、そして運転時のラジアルの衝突が小さい。本発明の偏心羽根ポンプは、バキュームポンプ、コンプレッサーポンプ、ポンプ、ターボチャージャー、ディーゼル機関、風車、水力モーター、蒸気タービンポンプ、プロペラ、無段ハイドロカプラなどで使うことができる。

本発明の技術提案は一つ偏心可動羽根ポンプを提供し、シリンダー本体、第一ローター、第一ローター及び可動羽根を含み、第一ローターは第二ローターに対して偏心して設置され、第一ローターには可動羽根の一端が回転可能に接続され、第二ローターは可動羽根と一つずつ対応しており、可動羽根の数は2個以上であり、可動羽根の他端はそれぞれ第二ローターと回転可能にされ、第一ローターは主軸の上に配置され、シリンダー本体には、隣接する可動羽根間の空間の膨張領域と圧縮領域に対して、それぞれ流体入口と流体出口が設けられる。

本発明の改善として、第二ローターにはそれぞれ固定羽根が設置され、隣接する固定羽根の間の空間体積は周期的に圧縮され膨張され、固定はねとシリンダー本体の構成部により容積式ポンプを形成する構成する。

本発明の改善として、各固定羽根とそれに対応する第二ローターとは、定伝動比の機構により接続されることにより、前記固定羽根の回転スピードが一回転の間に一度変換する状態から、前記固定羽根の回転スピードが一回転の間複数回変換する状態に変換して、前記固定羽根がシリンダー本体において一回転する間に圧縮及膨張プロセスを複数回実行され、前記固定羽根は、一回転する間に四回のストロークにより気体の動力サイクルを完了する。

本発明の改善として、隣接する可動羽根とシリンダー本体の間の空間の回転動作プロセスと、同空間が最大体積に近づき徐々に最大体積が減少するプロセスにおいて、同空間に対応するシリンダー本体に複合ガスチャネルが設けられ、この複合ガスチャネルは前記流体出口と前記流体入口により構成され、2サイクルエンジンに用いる。

本発明の改善として、隣接する可動羽根の空間の回転プロセスにおいて、同空間の体積膨張領域及び体積圧縮領域に対応するシリンダー本体にバルブ機構を設置し、このバルブ機構は同空間内の気体の圧縮及び膨張時に閉じられ、同空間の吸気及び排気時に開けられ、4サイクルエンジンに用いる。
本発明の改善として、可動羽根の両側面は曲面であり、一方の側面と第一ローターの壁面とは重なり、他方の側面と第二ローターの壁面とは重なる。

本発明の改善として、可動羽根と第一ローター間における回転可能な接続、及び可動羽根と第二ローターの回転可能な接続は、軸穴式の接続方式或いは柔軟な接続方式である。

本発明の改善として、第二ローターの数が２以上である場合、第二ローターにはさらに弧状スカート部が設けられ、隣接する可動羽根に回転可能に接続される第二ローターにおける弧状スカート部は互いに入れ子になり、隣接する可動羽根間の容積空間は、相互に入れ子になる弧状スカート部によって隣接する第二ローター間の隙間と分離される。

本発明の改善として、第一ローターにおいて、隣接する可動羽根間の環状壁面の上部及び下部にそれぞれ対応する流体入口とローター流体出口とが設けられ、前記シリンダー本体の流体入口と流体出口とは、ローター流体入口とローター流体出口に対応するシリンダー本体の上部及び下部に設置され、ローター流体入口とシリンダー流体入口とは互いに連通するとき、或いはローター流体出口とシリンダー流体出口とは互いに連通するとき、隣接する可動羽根間の容積空間に対し流体が入り又は排出される。

本発明の改善として、ローター流体入口とローター流体出口には制御バルブが設けられ、制御バルブは、流体圧力差、遠心力、動力、磁力、弾力、或いはこれらの二種類以上の力によって制御される。

本発明の改善として、低圧流体はシリンダー流体入口を通って容積空間に入り、低圧流体は容積空間において増圧された後シリンダー流体出口を通って排出されて圧力ポンプを形成し、高圧流体はシリンダー流体入口を通って容積空間に入り、高圧流体は容積空間内の圧力を解放した後シリンダー流体出口を通って排出されて減圧ポンプを形成し、或いは低圧流体はローター流体入口を通じて容積空間に入り、低圧流体は容積空間内で増圧された後ローター流体出口を通って排出されて、増圧ポンプを形成し、高圧流体はローター流体入口を通じて容積空間に入り、高圧流体は容積空間内の圧力を解放した後ローター流体出口を通って排出されて、減圧ポンプを形成する。

本発明の改善として、シリンダー本体にはさらに制御機構が設けられ、前記制御機構は、前記シリンダー流体入口と前記シリンダー流体出口の位置関係を変更することによりシリンダー流体入口とシリンダー流体出口の形状と大きさを調整し、或いは制御機構は、制御バルブの開閉開始位置等の制御バルブの開閉開始条件を変更して、前記偏心羽根ポンプの一回転の間に容積空間に対し流入及び排出される流体の体積を変更する。

本発明の改善として、作動流体が液体である場合、偏心羽根ポンプは２個設けられ、一方は増圧ポンプであり他方は減圧ポンプであり、流体は前記増圧ポンプと前記減圧ポンプを連続的に流れ、制御機構の作用には、前記増圧ポンプと前記減圧ポンプが一回転する間に前記増圧ポンプと前記減圧ポンプに入る流体の体積を変更して、前記増圧ポンプと前記減圧ポンプ間の速度差を変更することにより、流体トルクコンバーター或いは無段変速機として使用可能で、流体が気体である場合、一つの増圧ポンプと一つの減圧ポンプと、熱交換室とが設けられて、前記増圧ポンプと前記減圧ポンプは同軸で固定的に接続され、流体は前記増圧ポンプ、前記熱交換室、及び前記減圧ポンプを連続的に流れることにより、ターボチャージャー、内燃機関、ガスタービン、外燃機関として使用可能な構造とする。

本発明の改善として、第一ローターには、隣接する可動羽根の間に対応する環状壁面にローター流体通路を設ける。

本発明の改善として、ローター流体通路には、制御バルブが設けられ、制御バルブは流体圧力差、遠心力、動力、磁力、弾力のいずれか、或いはこれらの2つ種類以上の合力により制御される。

本発明の改善として、軌道機構が2つの異なる径の環状レールからなり、2つのリングレールの間には交差軌道により連結されて閉鎖回路を形成し、その中にバルブに設置するローター或いはスライドは軌道機構にあり、前記ローター或いはスライドが軌道機構における異なる径の軌道にある時、バルブの開放或いは閉鎖状態に対応する。

本発明の改善として、軌道機構を回転できる回転機構を設け、軌道機構が回転するときは、軌道機構と第一ローター間の相対的な位置関係を変更できる。

本発明の改善として、前記シリンダー本体における偏心軸の位置は、偏心軸制御機構により制御され、前記偏心軸制御機構は、前記シリンダー本体における前記偏心軸の位置を変更することにより、前記第一ローターと前記第二ローターの間の偏心距離を変更する。

本発明の改善として、偏心軸制御機構は制御軸により形成され、前記制御軸は、前記偏心軸に偏心して配され、かつ前記第一ローターに対し偏心して配され、前記制御軸は、前記シリンダー本体に回転可能に設置される。

本発明の改善として、前記シリンダー流体入口の主要領域は、隣接する可動羽根間の空間が膨張段階であり、同空間の体積が比較的大きい状態に対応する、前記シリンダー本体の領域に位置する。

本発明の改善として、前記シリンダー流体出口の主要領域は、隣接する可動羽根の間の空間が圧縮段階であり、同空間の体積が比較的大きい状態に対応する、前記シリンダー本体の領域に位置する。

本発明は別の偏心活動羽根ポンプにおいては、シリンダー本体、第一ローター、第二ローター及び可動羽根を含み、前記第一ローターは前記第二ローターに対し偏心して設置され、前記可動羽根の一端はそれぞれ前記第一ローターに回転可能に接続され、前記可動羽根の他端にはそれぞれプッシュロッドが設けられ、前記プッシュロッドは前記第二ローターに設置したスライド内をスライドし、前記可動羽根の数は2つ以上であり、前記シリンダー本体において、隣接する可動羽根間の空間の膨張領域と圧縮領域に対応して、それぞれ流体入口と流体出口が設けられる。

本発明の改善として、第二ローターにはそれぞれに固定羽根を設置し、隣接する固定羽根間の空間体積は周期的に圧縮され膨張し、固定羽根とシリンダー本体の構成部品により容積式ポンプを形成する。

本発明は簡単な構造、高効率、低コスト、複合的な作動条件、高安定性、長寿命という長所があり、弾性装置によるシールの必要なむ高速範囲や超高速範囲内で作動でき、しかも作動時にはラジアルな衝撃は小さくなる。真空ポンプ、コンプレッサーポンプ、水ポンプ、自動車タービンブースター、ディーゼルエンジン、水力エンジン、蒸気タービンポンプ、プロペラ及び無段の油圧カプラなどの分野に用いる。

本発明のスライドを有する第二ローターの概略図。図1の可動羽根の構造概略図。本発明の第二ローターの数が4つの時の構造概略図。本発明の別の形態による第二ローターの数が4つの時の構造概略図。本発明の図4に示す可動羽根の具体的な構造概略図。本発明の二サイクルエンジン構造概略図。バルブ機構の4サイクルエンジンの概略図。本発明の固定羽根を搭載している容積式ポンプ内部構造概略図。本発明の定伝動比機関を搭載しているエンジンの概略図。本発明の弧状スライドと復合弧状スライドの概略図。本発明の弧状スライドのポンプ概略図。本発明の第二ローターの違う形の構造概略図。本発明の別の内部全体の構造概略図。本発明の図13の第一ローターの構造概略図。本発明の別の第二ローターの構造概略図。本発明の弧状スカート部を有する4つの第二ローターが協働する概略図。本発明の第一ローターの上下壁面にそれぞれ流体出口と流体入口を設置した立体構造概略図。本発明の2つの偏心可動羽根ポンプの組合せ概略図。本発明の第一ローターに制御バルブを設けた構造概略図。本発明の制御弁の構造概略図。制御弁と協働する制御機構のスライダーの構造図。本発明の全体構成概略図。本発明の一種の第二ローターと可動羽根の接続構造の構造概略図。本発明発明の一種の第一ローターと制御弁の組立構造図。本発明の制御機構を構成するの軌道の構造概略図。本発明の制御軸を有する可変容積式ポンプの構造概略図。本発明のインペラーとしての全体の構造図。

実施例1
図1と図2を参照すると、図1は一種の第二のローター4の間に間隔をとって環状溝形のスライダー45の偏心活動羽根ポンプを設け、同ポンプは第一ローター2（参考図4）、4つの可動羽根21（図2を参照）、一つの第二ローター4を有する。第二ローター4と第一ローター2とは偏心して設置し、第二ローター4とシリンダー本体1は同軸に設置し、第一ローター2又は第二ローター4は主軸に設置する。可動羽根21の外端部23の下部は、シリンダー本体1の内壁に近づけて、可動羽根21の外端部23上部にプッシュロッド26を設置し、プッシュロッド26は第二ローター4のスライダー45内を滑る。しかもプッシュロッド26と可動羽根21の間に、第二ローター4のための空隙27を残す。スライダー45に対応する可動羽根の外端部23には弾性の装置を設けてもよい。例えば、スプリングや弾性シート等である。これにより、スライダー45における可動羽根の動きによる衝撃や振動を抑制する。本実施例中、主軸は時計回りでも半時計回りのいずれにも回転でき、圧力ポンプにも動力ポンプにも適用できる。シリンダー本体1に流体入口通路61、流体出口通路62を設置する。偏心可動羽根ポンプ回転する時には、可動羽根21の径方向及び軸方向の回転速度が周期的に変化することによって、隣接する可動羽根21の間の空洞容積が周期的に変化する。これは、作動媒体の流入と排出工程に対応する。

プッシュロッド26に対応して作用するスライダー45は、第二ローター4に設置される径方向のスライダーである場合、プッシュロッド26は平板状構造になる。ローターの動作では、プッシュロッド26はスライダー45内をラジアルに往復動する。この場合、可動羽根21と一つずつ対応する第一ローター2が複数であり、第二ローター4は主軸に設置される。

実施例2
図4と図5を参照すると、偏心可動羽根ポンプ内に可動羽根21（図5を参照）を設置し、可動羽根21の内端部22はそれぞれ、第一ローター２の外壁面の周面に均等に配された4つのローター軸穴24軸に連結される。4つの異なる第二ローター4は同軸に配される。第一ローター2は、主軸11に固定する。可動羽根21の外端部23には軸ピン231が設置され、軸ピン231は第二ローター4のローター軸穴44に連結される。各可動羽根21には、可動羽根21に連結されていない他の第二ローター4との空隙232が設けられている。偏心可動羽根ポンプは動く時に、第二ローター4に対応しない可動羽根21の外端部23の部分は、シリンダ本体1の内壁に近づける。本実施例中、第一ローター2と主軸11は固定的に接続される。偏心羽根ポンプは時計回り或いは反時計回りに作動できる。シリンダー本体には、流体入口61及び流体出口62を設置する。

実施例3
図3を参照すると、偏心可動羽根ポンプ内に、4つの可動羽根21と4つの第二ローター4とを設置する。各第二ローター4は、ベアリングを介して偏心軸14に同軸に配される。偏心軸14は、第一ローター2に対し偏心して設置され、シリンダー本体1に固定的に設置される。第一ローター2は、ベアリングを介してシリンダー本体1に同軸に設置され、第一ローター2は主軸11に固定される。

各可動羽根21の内端部22は、第一ローター2の周面に均等に配されたローター軸穴24にそれぞれ軸方向に連結される。可動羽根21の外端部23はそれぞれ、第二ローター4上のローター軸穴44に軸方向に連結される。隣接する可動羽根21間の空間に対応する第一ローター2の壁面には流体通路60が設置される。流体通路60は、シリンダー本体1上の流体入口61や流通で次62の位置まで回転すると、流体は排出される或いは吸入される。本実施例中、各可動羽根21の内端部22には、軸ピン231や空隙232が設けられる（図5を参考）。

隣接する可動羽根21とシリンダー本体1間の空間は、作動工程において比較的小さな空間まで圧縮される場合、シリンダー本体1上の対応する位置、或いは第一ローター2に対応する位置に油バルブ装置を設置し、同空間がある程度圧縮されると油ガス混合物に引火する。これは、内燃機関に適用できる。2個の同じ偏心可動羽根ポンプを同じ主軸を中心に180度に設置されることにより、偏心振動を排除する。複数の偏心可動羽根ポンプは、直列に連結される場合、多段圧縮または膨張の偏心可動羽根ポンプとして機能でき、組み合わせを通じてガスタービンとして機能できる。

実施例4
図６を参照すると、第一ローター2の周面に均等に4つのスカートが配され、スカートはそれぞれ、可動羽根21の内端部22に軸方向に連結されるローター軸孔24が設けられる。可動羽根21の外端部23はそれぞれ、第二ローター4のローター軸穴44に軸方向に連結される。第１ローター2の外壁には4つの穴25が設けられる。シリンダー本体1の二つの端面には、二つのシリンダー本体カバー15が設けられる。シリンダー本体カバー15には、複合ガス通路53が設けられる。複合ガス通路53は流体入口61と流体出口62により形成される、複合ガスチャネル53はシリンダー本体1を貫通する。複合ガスチャネル53は、隣接した2つの可動羽根21とシリンダー本体1間の空が徐々に最大体積に達し徐々に減少するときに、同空間とシリンダー本体カバー15との重複領域に配される。本実施例では、同空間中の気体が最小体積まで徐々に圧縮されるとき、穴25内に設置されたスパークプラグが点火されて圧縮された油ガス混合物を燃やし、高温高圧ガスが発生し、徐々に複合ガス通路53に拡大し、新鮮な空気が一つの複合ガス通路53から入って、シリンダー本体1内の高温ガスは別の複合ガス通路53から排出される。こうして新鮮な空気あるいは油ガス混合物の吸入プロセス及び燃焼完了後のガス排出プロセスが完了する。可動羽根21は回転を続けることにしたがって、空間内のガスが圧縮段階に入る。本実施例中、隣接する可動羽根21間の空間が一回転するとき1回の動力サイクルが完了する。偏心可動羽根ポンプは、２サイクルエンジンであり、高圧縮（引火）-高膨張-効率のガス置換効果がある。

実施例5
図7を参照すると、図7と図6は基本的に同じ構造で、相違は、第一ローター2に複数のガス通路60が配され、ガス通路60の開閉がバルブ機構55により制御される点である。隣接する可動羽根21の空間が排気及び吸気する状態にある場合に、バルブ機構55はガス通路60を開く。バルプ機構55は電気的に制御してもよいし、プーリとカム軸により形成されてもよい。本実施例では、偏心可動羽根ポンプはエンジンとして４ストロークで動力サイクルを完了し、四サイクルエンジンである。

実施例6
図8を参照すると、4つの第二ローター4はそれぞれ別個に固定羽根20が設けられている。第一ローター2の回転により、隣接する固定羽根20間の容積空間56は周期的に変化し、固定羽根20とポンプ本体等の構成部品により容積式ポンプを形成する。容積ポンプは、同様に内燃機関や圧縮機などの分野に適用可能である。

実施例7
図9を参照すると、図9は２つの可動羽根21及び対応する二つの第二ローター4を含む。各第二ローター4は、それぞれ定伝動比機関を介して２つの固定羽根20に連結される。各固定羽根は、２つの対称的な羽根が設けられる。定伝動比機関として歯車機構が設置され、ギア比は1/2である。第二ローターが２回転する間、固定羽根20は１回転する。そうすると、各固定羽根20の回転速度は、一回転する間にスピート転換の周期変化を２回行い、これは、固定羽根20がポンプ中に２回の圧縮と２回の膨張する工程を経ることに対応する。固定羽根20の１回転の間に、４サイクルエンジンは４つのストロークを行う。４サイクル内燃機関として、本実施例は、バルブ構造のない常用ポンプに適用できる。
実施例8
図10と図11を参考すると、図10はローターの２つの構造形式になり、1つは完全な環状ローターと弧状ローターの複合構造であり、もう1種は弧状ローターが弧状ローターと可動羽根21との接続軸33の端面に固定されているものである。図11は第二ローター4として４つの弧状のスライドローター34を設ける水ポンプの概略図である。各弧状スライドローター34の内外弧面は、シリンダー本体1上のスライダー内を滑る。本実施例において、シリンダー本体1上の流体通路5は、隣接する羽根21とシリンダー本体1間の圧縮空間の所定の位置に従って設定する。本実施例中、シリンダー本体1の流体通路5はフランジ結合部を介してシリンダー壁部と連通し、同時にシリンダー1の内壁面は流体のための間隙通路を有する。本実施例において第二ローター4上のローター軸穴44は、連続軸33に代え、軸穴に代えるシャフトの設計は本発明の保護範囲内にある。

図12を参照すると、図12は第二ローター4の様々な形であり、その一つは第二ローター4と可動羽根21とを接続する接続軸33の端部の面に第二ローター4が固定して設置され、複数の第二ローター4は順次接続軸33の他の部分の平面内に径方向に同心に設置される。この方法では、低コストと効果的な密封効果を得る。一つは第二ローター4のスカートに設置されている軸穴44が可動羽根21に連結され、スカートの内壁面31と可動羽根21は同じ高さであり第二ローター4の外壁面が重なる。このローターのスカート群部の構造は、ローターと可動羽根間の連結強度をさらに高めシール効果を実現する。図15は、ローター上の軸穴をシャフトに変更する設計は、発明保護範囲にあることを明らかに示すと同時に、ローターと可動羽根の間の接続は多種形式が考えられるが一つ一つの説明は省略する。

シリンダー本体1の流体通路に、複数の間隔を空けて配された制御バルブが配されることにより、本発明の偏心活動羽根ポンプの稼働圧力の範囲を増大させる。

実施例9
図13と図14を参照すると、図13は一種の偏心可動羽根ポンプの概略図であり、図14は図13中の第一ローター2の具体的な概略図である。第一ローター2の上下端部には、第１ロータ2と回転し、可動羽根21の上限端面と面一である第1ローターカバーが設けられてもよいし、固定羽根21の上下端面と面一でありシリンダー本体1に固定されたシリンダー本体カバーを設けてもよい。外側に連通する４つの流体通路60と可動羽根21に回転可能に連結される４つの軸穴は、第1ローター2に均等に配される。図13において、偏心軸14は、第一ローター2と同軸の支持軸114を介してシリンダー本体1に固定され、シリンダー本体1はシャーシに固定される。偏心軸14は第二ローター4と同軸に配され第一ローターに対して偏心して配される。第一ローター2は、動力の入力出力軸に接続され、ベアリングによりシャーシに取り付けられるか、ベアリングにより支持軸114に取り付けられる。４つの第二ローター4は、順次4つのベアリングによって偏心軸14に連続的に同軸で取り付けられる。４つの第二ローター4の外周面にはそれぞれ、可動羽根21に連結された軸／軸穴が設けられ、軸／軸穴はそれぞれ4つの可動羽根21の一端に回転可能に接続される。4つの可動羽根の他端はそれぞれ、第一ローター2の内壁に均等に配された軸/軸穴に回転可能に連結される。シリンダー本体1上のシリンダー本体入口61とシリンダー流体出口62は、隣接する可動羽根21の間の容積空間の圧縮領域と膨張領域に対応する。本実施例中、第一ローター2と第二ローター4は時計回りに回転する。第二ローター4は第一ローター2に対して偏心して配される。このため、第一ローター2が回転する時、第二ローター4に回転可能に接続された可動羽根21の端部の回転速度は周期的に変化し、同時に軸に対する径方向位置、つまり、第一ロータ2の中心は周期的に変化することにより、隣接する可動羽根21の間の容積が周期的に変化して容積式ポンプを構成する。

図13において、二つの制御機構63が設けられ、回転する時、二つの制御機構63それぞれシリンダー流体入口61とシリンダー流体出口62の幅と位置を調整して、偏心可動羽根ポンプの1回転する時に流体稼働量を調整する。
本発明では、可動羽根21と第一ローター2間と、稼働羽根21と第二ローター4間における回転の接続する方式は、シャフト穴式の剛性の接続方式でもよく、あるいは接続部分に柔らかい材料あるいは弾性材料を採用した柔軟性のある接続方式であってもよい。
実施例10
図15と図16を参照すると、図15は第二ローター4に弧状スカート部を設置するものを示し、弧状スカート部は第二ローター4と対応する可動羽根21の接続強度と密封効果を高めることができる。図16は図15中の弧状スカート部と4つの第二ローター4とを組み合わせた平面図であり、弧状スカート部の上下端面とシリンダ本体カバー或いは第一ローターカバーとは面一であり、作動流体が、複数の第二ローター4の直列するときに生じる端面接触間隙に流入できず、第二ローター4内部のベアリングや冷却液或いは潤滑油を保護できる。図4に示すように、隣接する弧状スカート部は互いに入れ子になっており、すべて外側の空間と内側空間を分離させ、弾性の密封体を使用する場合良好な密封効果を得る。

実施例11
図17を参照すると、図17は、第一ローター2の上下壁面にローター流体出口59とローター流体入口58がそれぞれ設けられた立体的な概略構造図である。ローターの流体出口59とローター流体入口58の間には隔離リング17を設置して、隔離リング17はシリンダー本体1に設置する。二つの制御機構63が回転する時はそれぞれシリンダー流体入口58とシリンダー流体出口59の幅や位置を調整し、偏心可動羽根ポンプ1の一回転の間の作動流体量を調整する。本実施例の長所は、流体入口61と流体出口62がそれぞれ隔離リング17によってシリンダー本体1の上下部に設置され、高圧領域と低圧領域の工程を増加させ、流体入口と流体出口の隔離を向上させ密封効果を獲得することである。

実施例12
図18を参照すると、図18は、二つの偏心可動羽根ポンプの組み合わせを示し、一つ偏心可動羽根ポンプを流入する低圧流体の圧力を増加させた後増圧した流体を排出する増圧ポンプとし、別の偏心可動羽根ポンプを流入する高圧流体の圧力を減少させた後減圧した流体を排出する減圧ポンプとしている。流体が気体の場合、減圧ポンプの第一ローターと偏心軸はそれぞれ固定し連結して、二つのポンプの組み合わせは、ターボチャージャー、タービン与圧器、ディーゼルエンジンなどの用途としてもよい。流体が液体の場合、増圧ポンプに流入する流体の体積と減圧ポンプに流入する流体の体積を制御機構により制御し、二つのポンプの組み合わせは、無段油圧カプラなどに使用してもよい。
実施例13
図19を参考すると、図19と図17と類似するが、ローター流体入口58と流体出口59に第一ローター2に配された回転可能な制御バルブ65が設置されている点で異なる。図19に示す通りに、増圧ポンプとしては、第二ローター2の内側が負圧であるとき、ローター流体入口58における制御バルブ65は内側に回転し、第二ローター2の内側が正圧であるとき、流体出口59における制御バルブ65は外側に回転する。減圧ポンプとしては、制御弁6に5対応する容積空間が最小の体積から徐々に増えると、ローター流体入口58における制御バルブは制御機構63により制御されて外側に向けて回転し、第一ローター2の内側の圧力が減圧ポンプの低圧端に近くなると、流体出口59における制御バルブは制御機構63により制御されて内側に向けて回転する。制御バルブ65は流体圧力差、遠心力、動力、磁力、弾性力の中の一種類の力あるいはこれらの力の2種類以上の力により制御される。

実施例14
図20、図21を参照すると、図20は、実施例5制御機構63の、カムによる制御バルブ65に対する制御を示す構造図である。この構造では、制御バルブ65は、位置制御機構により回転制御される。図21は、制御バルブ65と協働する位置制御機構の概略図である。制御機構63のスライダー曲線が変化すると、制御バルブ65の開閉位置が変更されて、作動流体の実体積を調整する。

制御バルブ65は、ラジアルスライディングによって開閉させてもよい。各制御バルブ65には、弾性補償装置が設けられ、滑り摩擦部分の損耗が生じても制御バルブ65の作動に影響させないようにできる。制御機構は電磁力により制御バルブ65を制御してもよい。この実施例の中では、特に、減圧ポンプが制御バルブ65を用いる場合、高圧端や減圧端の漏れ損失や摩擦損失を削減でき、部品の加工の精度を大きく下げられる。流体が気体である場合、スクークやサージを回避できる。増圧ポンプと減圧ポンプとで内燃機関を構成する場合、燃焼室オイルガスの制御技術、稼働中炎を含む燃焼技術、排ガス触媒浄化技術、酸素増強触媒技術などと組み合わせて、排ガスを抑制し、石油燃焼効率を高められる。

実施例15
図22を参照すると、図22と図13は基本的に同様であるが、シリンダー本体1及びシリンダー流体通路が付加された構造を示す構造概略図である。図23は、図22の第二ローター4と可動羽根の組立ての構造概略図である。図24を参照すると、図24は、第一ローター2とカムフォロワーを有するバルブ65の構造図である。カムフォロワー656は、バルブ65に配されている。第一ローター２に、4つの流体通路60が均等に配されている。各バルブ65は各流体通路60に対応して配されている。バルブ65は、カム機構655により制御される。本実施例では、カム機構655は、カムフォロワー656とカム657により形成され、カムフォロワー656は、カム657の作動面の変化に応じてバルブ65を開閉する。

図25は、軌道機構101の構造概略図である。軌道機構101は2つの異なる径を有する軌道を有する。二つ異なる径の軌道は交差軌道102によって連結されて、閉鎖回路を形成する。すなわち軌道機構101で可動し制御バルブ65を開閉するローター或いはスライドは一つの軌道に配され、交差軌道102を通過後に他方の軌道に入るしかない。これは、バルブ65の開状態から閉状態への変化動作、又は閉状態から開状態への変化動作に対応する。交差軌道102には案内ガイド、案内路或いは弾性機構などの機構が設けられ、軌道機構101上のスライドまたはローターの軌道変化動作を制限する補助をすることもできる。スライドやローターが軌道機構101中１つの軌道に位置するとき、制御バルブ65の開状態に対応し、スライドやローターが軌道機構101中もう１つの軌道に位置するとき、制御バルブ65の閉状態に対応し、スライドやローターが交差軌道102にあるとき、開状態から閉状態への変化動作の状態に対応する。本実施例は、4のサイクルエンジンに使用される。軌道機構101の2つの軌道は制御バルブ65の開状態と閉状態とをエンジンの圧縮と膨張状態に対応させることができる。

軌道機構101には回転機構111を設置する。回転機構111は軌道機構101を回転させる。回転機構111は動作する時、軌道機構101と第一ローター2及びバルブ65間の相対的な位置関係は変化し、バルブ65の開状態の開始位置、終了位置及び閉状態の開始位置、終了位置を対応して、吸気量、圧縮比と膨張比を変化させる。

実施例16
図26を参照すると、図26は制御軸75を付加した可変容積式ポンプの構造概略図である。図26において、分離帯18はシリンダー本体の高圧領域と低圧領域とを隔離する。空隙領域19は、シリンダー流体入口61またはシリンダー流体出口62に連通する。制御軸75は、偏心軸14と第一ローター2に対し偏心して設置され、回転可能にシリンダー本体1上に配され、制御機構により回転制御される。制御機構はステッパモータ制御でもよいし、ステッパモータと螺子杆リンケージ機構の制御でもよいし、他の制御機構を使ってもよい。制御軸75の回転に従って、偏心軸14と第一ローター2間の軸心距離が変化して、隣接する可動羽根間の最大の空間25と最小空間26の差は変化し、容積式ポンプの一回転の間の作動流体の実体積を変化させる。本実施例では、制御軸75の調整機構を追加して、制御軸75の位置を変えることで、偏心可動羽根ポンプの作動効率を向上させてもよい。本実施例として無段水力カプラや無段油圧変速機に用いてもよい。

実施例17
図27を参照すると、図27は本発明の偏心可動羽根ポンプはインペラーとしての構造概略図である。図の第一ローター2はシリンダー本体1に設置し、第二ローター4は偏心軸14に設置され、可動羽根21と第一ローターと第二ローターは右回り方向に回転し、流体入口61は隣接する可動羽根21の間の空間が膨張段階にあって、比較的大きい状態の時のシリンダー本体1の区域を配され、対応する流体出口62は隣接する可動羽根21の間の空間が圧縮段階にあって同空間の容積が比較的大きい状態の時のシリンダー1の区域に配される。本実施例では、第一ローター2の流体通路60は最大化され、第一ローター2は上下環状シート構造を含み、第一ローター2には中間環状構造体がない。本実施例中、インペラーは作動状態のとき、スラストを発生させる可動羽根21の動作法方向と流体の流れ方向との一致率は高くなり、かつ流体はインペラーを介して流れる工程において正面抵抗が極めて小さくなるため、高効率で多様な作動条件を有するインペラーが得られる。インペラーは、ベヒクル、航海船舶、潜水艦などの設備にも応用できる。本実施例の構造は風力エンジンや水力エンジンとして使用可能である

シリンダー本体1；主軸11；主軸12；偏心軸14;支持軸114；シリンダーカバー15；制御軸16；隔離リング17；分離帯18；空隙領域19、第一ローター2、固定羽根20；可動羽根21;可動羽根内端部22;可動羽根外端部23;軸ピン231；空隙領域232；ローター軸穴24；穴25; プッシュロッド26; 空隙27；リンク軸33；スライドローター34；最大空間35；最小空間36；第二ローター4；第二ローターのスライダー45；バルブの通路53；バルブ機構55；ロータ―流体入口58；ローター流体通路60；シリンダー流体入口61；シリンダー流体出口62；制御機構63；制御バルブ65；制御軸75；軌道機構101；交叉軌道102

Claims

シリンダー本体（1）、第一ローター（2）、複数の第二ローター（4）及び複数の可動羽根（21）を含み、
前記第一ロータ（2）は、前記複数の第二ロータ（4）に対し偏心して設置され、
前記第一ローター（2）には、前記可動羽根（21）の一端が回転可能に接続され、
前記複数の第二ローター（4）は、軸方向に同軸に配され、前記可動羽根（21）と一つずつ対応しており、
前記可動羽根（21）の他端は、前記各第二ローター（4）と回転可能に接続され、
前記第一ローター（2）は、主軸（11）上に配置され、
前記シリンダー本体（1）には、隣接する可動羽根（21）間の空間の膨張領域と圧縮領域にそれぞれ、流体入口（61）と流体出口（62）が設けられる、
偏心可動羽根ポンプ。
第二ローター（4）にはそれぞれ固定羽根（20）が設けられ、隣接する固定羽根（20）間の空間体積は周期的に圧縮され膨張し、前記固定羽根（20）とシリンダー本体（1）の構成部品により容積式ポンプを形成する、請求項１に記載の偏心可動羽根ポンプ。
各固定羽根（20）とそれに対応する第二ローター（4）とは、定伝動比の機構により接続されることにより、前記固定羽根（20）の回転スピードが一回転の間に一度変換する状態から、前記固定羽根（20）の回転スピードが一回転の間複数回変換する状態に変換して、前記固定羽根（20）がシリンダー本体（1）において一回転する間に圧縮及び膨張プロセスを複数回実行され、前記固定羽根（20）は、一回転する間に四回のストロークにより気体の動力サイクルを完了することを特徴とする、請求項２に記載の偏心可動羽根ポンプ。
隣接する可動羽根（21）とシリンダー本体（1）の間の空間の回転動作プロセスと、同空間が最大体積に近づき徐々に最大体積が減少するプロセスにおいて、同空間に対応するシリンダー本体（1）に複合ガスチャネル（53）が設けられ、この複合ガスチャネル（53）は前記流体出口（62）と前記流体入口（61）により構成され、2サイクルエンジンに用いることを特徴とする、請求項１に記載の偏心可動羽根ポンプ。
隣接する可動羽根（21）の空間の回転プロセスにおいて、同空間の体積膨張領域及び体積圧縮領域に対応するシリンダー本体（1）にバルブ機構（55）を設置し、このバルブ機構は同空間内の気体の圧縮及び膨張時に閉じられ、同空間の吸気及び排気時に開けられ、4サイクルエンジンに用いることを特徴とする、請求項１又は２に記載の偏心可動羽根ポンプ。
可動羽根（21）の両側面は曲面であり、一方の側面と前記第一ローター（2）の壁面とは重なり、他方の側面と第二ローター（4）の壁面とは重なることを特徴とする、請求項１に記載の偏心可動羽根ポンプ。
前記可動羽根（21）と前記第一ローター（2）間における回転可能な接続、及び前記可動羽根（21）と前記第二ローター（4）の回転可能な接続は、軸穴式の接続方式或いは柔軟な接続方式であることを特徴とする、請求項１に記載の偏心可動羽根ポンプ。
前記第二ローター（4）にはさらに、弧状スカート部が設けられ、隣接する可動羽根（21）に回転可能に接続される第二ローター（4）における弧状スカート部は相互に入れ子になり、前記隣接する可動羽根（21）の間の容積空間（56）は、相互に入れ子の弧状スカート部によって隣接する第二ローター間の隙間と分離されることを特徴とする、請求項１に記載の偏心可動羽根ポンプ。
前記第一ローター（2）において、隣接する可動羽根（21）間の環状壁面の上部及び下部にそれぞれ対応するローター流体入口(58)とローター流体出口（59）とが設けられ、前記シリンダー本体の流体入口（61）と流体出口（62）とは、ローター流体入口（58）とローター流体出口（59）に対応するシリンダー本体（1）の上部及び下部に設置され、ローター流体入口（５８）とシリンダー流体入口（61）とが連通するとき、或いはローター流体出口（５９）とシリンダー流体出口（62）とが連通するとき、隣接する可動羽根（21）間の容積空間（56）に対し流体が入り又は排出される、請求項１に記載の偏心可動羽根ポンプ。
ローター流体入口（58）とローター流体出口（59）には制御バルブ（65）が設けられ、前記制御バルブ（65）は、流体圧力差、遠心力、動力、磁力、弾力、或いはこれらの二種類以上の合力によって制御されることを特徴とする、請求項９に記載の偏心可動羽根ポンプ。
低圧流体はシリンダー流体入口（61）を通って容積空間（56）に入り、低圧流体は容積空間（56）において増圧された後シリンダー流体出口（62）を通って排出されて圧力ポンプを形成し、高圧流体はシリンダー流体入口（61）を通って容積空間（56）に入り、高圧流体は容積空間（56）内の圧力を解放した後シリンダー流体出口（62）を通って排出されて減圧ポンプを形成し、或いは低圧流体はローター流体入口（58）を通じて容積空間（56）に入り、低圧流体は容積空間（56）内で増圧された後ローター流体出口（59）を通って排出されて、増圧ポンプを形成し、高圧流体はローター流体入口（58）を通じて容積空間（56）に入り、高圧流体は容積空間（56）内の圧力を解放した後ローター流体出口（59）を通って排出されて、減圧ポンプを形成することを特徴とする、請求項９に記載の偏心可動羽根ポンプ。
シリンダー本体（1）はさらに、制御機構（63）が設けられ、前記制御機構（63）は、前記シリンダー流体入口（61）と前記シリンダー流体出口（62）の位置関係を変更することによりシリンダー流体入口（61）とシリンダー流体出口（62）の形状と大きさを調整し、或いは制御機構（63）は、制御バルブ（65）の開閉開始位置等の制御バルブの開閉開始条件を変更することにより、前記偏心羽根ポンプの一回転の間に容積空間（56）に対し流入及び排出される流体の体積を変更することを特徴とする、請求項１又は１０に記載の偏心可動羽根ポンプ。
作動流体が液体である場合、偏心羽根ポンプは２個設けられ、一方は増圧ポンプであり他方は減圧ポンプであり、流体は前記増圧ポンプと前記減圧ポンプを連続的に流れ、制御機構（63）の作用により、前記増圧ポンプと前記減圧ポンプが一回転する間に前記増圧ポンプと前記減圧ポンプに入る流体の体積を変更して、前記増圧ポンプと前記減圧ポンプ間の速度差を変更することにより、流体トルクコンバーター或いは無段変速機として使用可能であり、流体が気体である場合、一つの増圧ポンプと一つの減圧ポンプと、熱交換室とが設けられ、前記増圧ポンプと前記減圧ポンプは同軸で固定的に接続され、流体は前記増圧ポンプ、前記熱交換室、及び前記減圧ポンプを連続的に流れることにより、ターボチャージャー、内燃機関、ガスタービン、外燃機関として使用可能な構造とすることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の偏心可動羽根ポンプ。
第一ローター（2）には、隣接する可動羽根（21）の間に対応する環状壁面にローター流体通路（60）を設けることを特徴とする、請求項１に記載の偏心可動羽根ポンプ。
ローター流体通路（60）には、制御バルブ（65）が設けられ、制御バルブ（65）は流体圧力差、遠心力、動力、磁力、弾力のいずれか、或いはこれらの2つ種類以上の合力により制御されることを特徴とする、請求項１４に記載の偏心可動羽根ポンプ。
制御バルブ（65）が回転可能に前記第一ローター（2）に設けられる、請求項１５に記載の偏心可動羽根ポンプ。
制御バルブ（65）が開放或いは閉鎖は、カム機構（６５５）により制御することを特徴とする、請求項１６に記載の偏心可動羽根ポンプ。
制御バルブ（65）の開放或いは閉鎖は、シリンダー本体（1）或いはラックに設置する軌道機構（101）により制御することを特徴とする、請求項１６に記載の偏心可動羽根ポンプ。
軌道機構（101）は、2つの異なる径の環状レールから構成され、2つのリングレールの間には交差軌道（102）が連結されて閉鎖回路を形成し、その中に制御バルブ（65）に設置するローター或いはスライドは軌道機構（101）にあり、前記ローター或いはスライドが軌道機構（101）における異なる径の軌道にあるとき、バルブ（65）の開放或いは閉鎖状態に対応することを特徴とする、請求項１８に記載の偏心可動羽根ポンプ。
軌道機構（101）を回転できる回転機構（111）を設置し、軌道機構（101）が回転するときは軌道機構（101）と第一ローター（2）間の相対的な位置関係を変更できることを特徴とする、請求項１８に記載の偏心可動羽根ポンプ。
前記第二ローター（4）は偏心軸（14）に同軸に設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の偏心可動羽根ポンプ。
前記シリンダー本体（1）における偏心軸（14）の位置は、偏心軸制御機構により制御され、前記偏心軸制御機構は、前記シリンダー本体（1）における前記偏心軸（14）の位置を変更することにより、前記第一ローター（2）と前記第二ローター（4）の間の偏心距離を変更することを特徴とする、請求項２１に記載の偏心可動羽根ポンプ。
前記偏心軸制御機構（141）は制御軸（75）により形成され、前記制御軸（75）は、前記偏心軸（14）に偏心して配され、かつ前記第一ローター（2）に対し偏心して配され、前記制御軸（75）は、前記シリンダー本体（1）に回転可能に設置されることを特徴とする、請求項２２に記載の偏心可動羽根ポンプ。
前記シリンダー流体入口（61）の主要領域は、隣接する可動羽根（21）間の空間が膨張段階であり、同空間の体積が比較的大きい状態に対応する、前記シリンダー本体（1）の領域に位置することを特徴とする、請求項１に記載の偏心可動羽根ポンプ。
前記シリンダー流体出口（62）の主要領域は、隣接する可動羽根（21）の間の空間が圧縮段階であり、同空間の体積が比較的大きい状態に対応する、前記シリンダー本体（1）の領域に位置することを特徴とする、請求項１に記載の偏心可動羽根ポンプ。
前記偏心羽根ポンプは、インペラーを構成することを特徴とする、請求項１に記載の偏心可動羽根ポンプ。
前記インペラーは航空機の推進装置または船舶の推進装置であることを特徴とする、請求項２６に記載の偏心可動羽根ポンプ。