KR20070072916A - 준등온 브레이튼 사이클 엔진을 위한 지로터 장치 - Google Patents

준등온 브레이튼 사이클 엔진을 위한 지로터 장치 Download PDF

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마크 티. 홀츠애플
앤드류 라브로커
마이클 카일 로스
스티븐 디. 애트머
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더 텍사스 에이 & 엠 유니버시티 시스템
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진 시스템은 하우징, 외측 지로터, 내측 지로터, 선단 입구 포트, 면 입구 포트, 및 선단 출구 포트를 포함한다. 하우징은 제1 측벽, 제2 측벽, 제1 단부 벽, 및 제2 단부 벽을 갖는다. 외측 지로터는 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 외측 지로터 챔버를 적어도 부분적으로 형성한다. 내측 지로터는 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 선단 입구 포트는 제1 측벽 내에 형성되어, 유체가 외측 지로터 챔버로 진입하도록 허용한다. 면 입구 포트는 제1 단부 벽 내에 형성되어, 유체가 외측 지로터 챔버 내로 진입하도록 허용한다. 선단 출구 포트는 제2 측벽 내에 형성되어, 유체가 외측 지로터 챔버를 빠져나가도록 허용한다.

Description

준등온 브레이튼 사이클 엔진을 위한 지로터 장치 {GEROTOR APPARATUS FOR A QUASI-ISOTHERMAL BRAYTON CYCLE ENGINE}
관련 출원
35 U.S.C. § 119 (e)에 따라, 본 출원은 2004년 10월 22일자로 출원된 발명의 명칭이 '준등온 브레이튼 사이클 엔진'인 미국 가특허 출원 제60/621,221호에 기초하여 우선권을 주장한다. 미국 가특허 출원 제60/621,221호는 본원에서 참조되어 통합되었다.
본 발명은 압축기 또는 팽창기로서 기능하는 지로터(Gerotor) 장치에 관한 것이다. 지로터 장치는 브레이튼 사이클 엔진, 특히 준등온 브레이튼 사이클 엔진에 적용될 수 있다.
자동차 또는 트럭과 같은 가동물 용도에 대해, 다음의 특징을 갖는 열 기관을 사용하는 것이 대체로 바람직하다. 열 교환기에 대한 필요성을 감소시키는 내부 연소, 개선된 효율을 위한 완전한 팽창, 등온 압축 및 팽창, 높은 동력 밀도, 고효율을 위한 고온 팽창, 부분 부하 상태에 대해 엔진을 효율적으로 "스로틀링"하는 능력, 높은 부하 조정 비율(즉, 광범위한 속도 및 토크에서 작동하는 능력), 낮은 오염, 자동차 산업이 친숙한 표준 부품의 사용, 다중 연료 능력, 및 회생 제동.
현재 그의 고유한 특징 및 사이클을 각각 갖는 여러 유형의 열 기관이 있다. 이러한 열 기관은 오토 사이클 엔진, 디젤 사이클 엔진, 랭카인 사이클 엔진, 스털링 사이클 엔진, 에릭슨 사이클 엔진, 카르노 사이클 엔진, 및 브레이튼 사이클 엔진을 포함한다. 각각의 엔진에 대한 간략한 설명이 아래에서 제공된다.
오토 사이클 엔진은 상당히 낮은 효율을 갖는, 저렴한 내연 저압 엔진이다. 이러한 엔진은 자동차를 가동하는데 널리 사용된다.
디젤 사이클 엔진은 트럭 및 열차를 가동하는데 널리 사용되는 높은 효율을 갖는, 중간 가격의 내연 고압 엔진이다.
랭카인 사이클 엔진은 발전소에서 대체로 사용되는 외연 엔진이다. 물이 가장 일반적인 작동 유체이다.
에릭슨 사이클 엔진은 정압 열 전달에서의 등온 압축 및 팽창을 사용한다. 이는 외연 또는 내연 사이클로서 실시될 수 있다. 실제로, 완벽한 에릭슨 사이클은 달성하기가 어렵고, 이는 등온 팽창 및 압축이 대형의 산업용 장비에서 쉽게 얻어지지 않기 때문이다.
카르노 사이클 엔진은 등온 압축 및 팽창과, 단열 압축 및 팽창을 사용한다. 카르노 사이클은 외연 또는 내연 사이클로서 실시될 수 있다. 이는 낮은 동력 밀도, 기계적 복잡성, 및 등온 압축기 및 팽창기를 달성하는데 있어서의 어려움을 특징으로 한다.
스털링 사이클 엔진은 정적 열 전달에서의 등온 압축 및 팽창을 사용한다. 이는 거의 항상 외연 사이클로서 실시된다. 이는 카르노 사이클보다는 높은 동력 밀도를 갖지만, 열 교환을 수행하기 어렵고, 정온 압축 및 팽창을 달성하기 어렵다.
스털링, 에릭슨, 및 카르노 사이클은 자연이 허락하는 만큼 효율적이고, 이는 열이 등온 팽창 중에 균일하게 높은 온도(T hot )에서 전달되고, 등온 압축 중에 균일하게 낮은 온도(T cold )에서 방출되기 때문이다. 이러한 3가지 사이클의 최대 효율(η max )은 다음과 같다.
η max = 1 - T cold /T hot
이러한 효율은 엔진이 "가역적"일 때에만 얻어질 수 있고, 이는 엔진이 마찰이 없고, 온도 또는 압력 구배가 없다는 것을 의미한다. 실제로, 실제 엔진은 마찰 및 온도/압력 구배와 관련된 "비가역성" 또는 손실을 갖는다.
브레이튼 사이클 엔진은 터빈에서 대체로 실시되고, 항공기 및 몇몇 발전소를 가동하는데 대체로 사용되는 내연 엔진이다. 브레이튼 사이클은 매우 높은 동력 밀도를 특징으로 하고, 보통은 열 교환기를 사용하지 않고, 다른 사이클보다 낮은 효율을 갖는다. 그러나, 회생기가 브레이튼 사이클에 추가되면, 사이클 효율이 증가한다. 전통적으로, 브레이튼 사이클은 축류, 다단 압축기 및 팽창기를 사용하여 실시된다. 이러한 장치는 항공기가 상당히 일정한 속도로 작동하는 운항에 대해 대체로 적합하고, 광범위하게 변하는 속도에 걸쳐 작동해야 하는 자동차, 버스, 트럭, 및 열차와 같은 대부분의 운송 수단에 대해서는 대체로 적합하지 않다.
오토 사이클, 디젤 사이클, 브레이튼 사이클, 및 랭카인 사이클은 모두 등온 압축 및 팽창 단계를 사용하지 않기 때문에, 최대보다 낮은 효율을 갖는다. 더욱이, 오토 및 디젤 사이클 엔진은 고압 기체를 완전히 팽창시키지 않고, 단순히 폐기체를 대기로 스로틀링하기 때문에, 효율을 잃는다.
브레이튼 사이클 엔진의 크기 및 복잡성과 비용을 감소시키는 것이 중요하다. 또한, 브레이튼 사이클 엔진 및/또는 그의 부품 구성요소의 효율을 개선하는 것이 중요하다. 브레이튼 사이클 엔진의 제조자들은 브레이튼 사이클 엔진을 제작하는 더 양호하고 더 경제적인 방법을 계속 탐구하고 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 엔진 시스템의 측단면도이다.
도2는 도1의 외측 지로터의 사시도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 외측 지로터 및 하우징에 대한 밀폐 시스템이다.
도4의 (a), 도4의 (b), 및 도4의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도3의 밀폐 시스템 내의 제1 시트, 제2 시트, 및 튜브의 작동을 도시한다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템의 측단면도이다.
도6a는 도5의 선 6A-6A를 따라 취한 단면도이다.
도6b는 도5의 선 6B-6B를 따라 취한 단면도이다.
도6c는 도5의 선 6C-6C를 따라 취한 단면도이다.
도6d는 도5의 선 6D-6D를 따라 취한 단면도이다.
도6e 및 도6f는 각각 도5의 선 6E-6E 및 선 6F-6F를 따라 취한 단면도이다.
도7a 및 도7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템의 단면도이다.
도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템의 단면도이다.
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템의 측단면도이다.
도10은 도9의 선 10-10 중 하나를 가로질러 절단된 단면도이다.
도11은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템의 측단면도이다.
도12는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템의 상부의 측단면도이다.
도13은 도12의 선 13-13을 가로질러 취한 도12의 단면도이다.
도14는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템의 측단면도이다.
도15a는 도14의 선 15A-15A를 따라 취한 단면도이다.
도15b는 도14의 선 15B-15B를 따라 취한 단면도이다.
도15c는 도14의 선 15C-15C를 따라 취한 단면도이다.
도15d는 도14의 선 15D-15D를 따라 취한 단면도이다.
도15e 및 15f는 각각 도14의 선 15E-15E 및 선 15F-15F를 따라 취한 단면도이다.
도15g는 도14의 선 15G-15G를 따라 취한 단면도이다.
도16은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템의 측단면도이다.
도17은 도16의 선 17-17을 따라 취한 단면도이다.
도18은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템의 측단면도이다.
도19는 도18의 선 19-19를 따라 취한 단면도이다.
도20은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템의 측단면도이다.
도21a 및 도21b는 각각 도20의 선 21A-21A 및 선 21B-21B를 따라 취한 단면도이다.
도22는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템(100J)의 측단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진 시스템은 하우징, 외측 지로터, 내측 지로터, 선단 입구 포트, 면 입구 포트, 및 선단 출구 포트를 포함한다. 하우징은 제1 측벽, 제2 측벽, 제1 단부 벽, 및 제2 단부 벽을 갖는다. 외측 지로터는 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 외측 지로터 챔버를 적어도 부분적으로 형성한다. 내측 지로터는 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 선단 입구 포트는 제1 측벽 내에 형성되고, 유체가 외측 지로터 챔버로 진입하도록 허용한다. 면 입구 포트는 제1 단부 벽 내에 형성되고, 유체가 외측 지로터 챔버로 진입하도록 허용한다. 선단 출구 포트는 제2 측벽 내에 형성되고, 유체가 외측 지로터 챔버를 빠져나가도록 허용한다.
본 발명의 특정 실시예는 많은 기술적 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 기술적 장점은 외측 챔버 내로의 유체 흡입을 향상시키는 능력을 포함할 수 있다. 다른 실시예의 다른 기술적 장점은 엔진 시스템 내의 사체적을 감소시키는 능력을 포함할 수 있다. 다른 실시예의 또 다른 기술적 장점은 면 입구 포트를 통한 유체의 선택적 통과를 허용하는 능력을 포함할 수 있다. 다른 실시예의 또 다른 기술적 장점은 하우징 내의 온도를 조작 및/또는 조절하는 능력을 포함할 수 있다. 다른 실시예의 또 다른 기술적 장점은 외측 지로터의 선단을 연마하는 능력을 포함할 수 있다. 다른 실시예의 또 다른 장점은 외측 지로터 챔버 내의 압축 또는 팽창비를 조정하는 능력을 포함할 수 있다. 다른 실시예의 또 다른 장점은 누출에 의해 발현된 압력을 균형잡기 위해 포트 내에 대칭성을 생성하는 능력을 포함한다. 다른 실시예의 또 다른 장점은 하우징과 내측 또는 외측 지로터 중 하나 사이의 시일과 실질적으로 동일한 평면 내로 열 기준을 이동시키는 능력을 포함할 수 있다. 다른 실시예의 또 다른 기술적 장점은 하우징과 내측 또는 외측 지로터 중 하나 사이에 저널 베어링을 생성하는 능력을 포함할 수 있다. 다른 실시예의 또 다른 기술적 장점은 내측 또는 외측 지로터 중 하나 내에 내장된 모터를 이용하는 능력을 포함할 수 있다.
특정 장점이 위에서 나열되었지만, 다양한 실시예는 나열된 장점들의 전부 또는 일부를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 추가로, 다른 기술적 장점은 다음의 도면 및 설명을 검토한 후에 당업자에게 쉽게 명백해질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예 및 그의 장점의 더욱 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면과 관련하여 취해지는 다음의 설명이 이제 참조된다.
먼저, 본 발명의 예시적인 실시예가 아래에서 도시되지만, 본 발명은 현재 공지되어 있거나 존재하는 여러 기술을 사용하여 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 본원에서 도시되고 설명되는 실시예 및 실행예를 포함하여, 아래에서 도시되는 예시적인 실시예, 도면, 및 기술로 제한되지 않아야 한다. 추가로, 도면은 반드시 축적에 맞게 도시되지는 않았다.
도1 내지 도22는 아래에서 본 발명의 범주 내의 엔진 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다. 상세한 설명이 지로터 압축기와 관련해서 사용되는 이러한 엔진 시스템을 설명할 것이지만, 몇몇 엔진 시스템은 지로터 팽창기 및/또는 지로터 팽창기 및 압축기의 조합과 동등하게 기능할 수 있다. 또한, 본 발명은 아래에서 설명되는 엔진 시스템이 임의의 적합한 용도로 이용될 수 있지만, 아래에서 설명되는 엔진 시스템은 2002년 1월 8일자로 공고된 미국 특허 제6,336,317 B1호("'317 특허")에 설명된 것과 같은 준등온 브레이튼 사이클 엔진에 대해 특히 적합하다는 것을 고려한다. 본원에서 참조되어 통합된 '317 특허는 지로터 압축기 및/또는 지로터 팽창기의 일반적인 작동을 설명한다. 따라서, 아래에서 설명되는 몇몇 엔진 시스템의 작동은 상세하게 설명되지 않을 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 본원에서 설명되는 기술은 본원에서 참조되어 통합된, 미국 특허 출원 제10/359,487호 및 제10/359,488호에 설명된 기술과 관련하여 이용될 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 엔진 시스템(100A)의 측단면도이다. 도1의 엔진 시스템(100A)의 기하학적 특징은 팽창기 또는 압축기로서 사용될 수 있다. 그러나, 예시의 목적으로, 도1의 엔진 시스템(100A)은 압축기로서 설명될 것이다.
도1의 실시예의 엔진 시스템(100A)은 하우징(106A), 외측 지로터(108A), 및 내측 지로터(110A)를 포함한다. 하우징(106A)은 선단 입구 포트(136A) 및 선단 출구 포트(138A)를 포함한다. 선단 입구 포트(136A)는 유체(예를 들어, 기체, 액체, 또는 기액 혼합물)가 화살표(137A)의 방향으로 엔진 시스템(100A) 내로 진입하도록 허용한다. 선단 출구 포트(138A)는 유체가 화살표(139A)의 방향으로 엔진 시스템(100A)을 빠져나가도록 허용한다.
하우징(106A)은 엔진 시스템(100A)의 외측 주연부 둘레에서의 유체의 유동을 방지하기 위한 제1 장벽(150A) 및 제2 장벽(152A)을 추가로 포함한다. 제1 및 제2 장벽(150A, 152B)은 주연부 유체 입구 영역(154A) 및 주연부 유체 출구 영역(156A)을 적어도 부분적으로 형성한다. 제1 및 제2 장벽(150A, 152A)의 형상, 구성, 및 크기는 엔진 시스템(100A)을 통과하는 유체의 원하는 압축비 또는 압축비의 범위를 달성하기 위해 주연부 유체 입구 영역(154A) 및 주연부 유체 출구 영역(156A)의 원하는 형상, 구성, 및 크기를 달성하도록 선택될 수 있다.
외측 지로터(108A)는 유체가 외측 지로터 챔버(144A) 내로 진입하고 그로부터 진출하도록 허용하는 하나 이상의 개방부(112A)를 포함한다. 내측 지로터(110A)는 이러한 실시예에서, 반시계 방향으로 회전한다. 다른 실시예에서, 내측 지로터(110A)는 시계 방향으로 회전할 수 있다. 이러한 실시예의 엔진 시스템(100A)은 흡입 섹션(172A), 압축 섹션(174A), 배출 섹션(176A), 및 밀폐 섹션(178A)을 갖는 것으로 볼 수 있다.
내측 지로터(110A) 및 외측 지로터(108A)의 일반적인 형상 및 구성이 도1의 실시예에 도시되어 있지만, 내측 지로터(110A) 및 외측 지로터(108A)에 대한 다양한 다른 형상 및 구성이 다른 실시예에서 사용될 수 있다.
엔진 시스템(100A)이 팽창기로서 이용되면, 선단 입구 포트(136A)는 선단 출구 포트가 될 수 있고, 선단 출구 포트(138A)는 선단 입구 포트가 될 수 있다.
도2는 도1의 외측 지로터(108A)의 사시도이다. 외측 지로터(108A)는 도1에서 위에서 설명된 복수의 개방부(112A)와, 기부 시트(164A) 및 복수의 지지 링 또는 강화 밴드(166A)를 포함한다. 외측 지로터(108A)는 기부 시트(164A)로부터 외팔보 방식으로 연장되는 복수의 외측 지로터 부분(109A)을 포함한다. 지지 링 또는 강화 밴드(166A)는 복수의 외측 지로터 부분 둘레를 감아서, 외측 지로터(108A)의 외측 지로터 부분(109A)에 대한 지지를 제공한다. 예시적인 예로서, 외측 지로터(108A)가 회전하기 시작하면, 원심력이 기부 시트(164A)의 외팔보형 지지부로부터 외측으로 외측 지로터 부분(109A)을 벌어지게 하는 경향이 있을 수 있다. 따라서, 지지 링 또는 강화 밴드(166A)는 그러한 벌어짐을 방지하기 위해 외측 지로터 부분(109A)에 대한 구조적인 지지를 제공한다.
지지 링 또는 강화 밴드(166A)는 외측 지로터(108A) 내에 이용된 재료와 유사하거나 다른, 복수의 재료로 만들어질 수 있다. 지지 링 또는 강화 밴드(166A) 내에서 이용될 수 있는 재료의 예는 그래파이트 섬유, 다른 고강도, 고강성 재료, 또는 다른 적합한 재료를 포함한다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 외측 지로터(108A) 및 하우징(106A)에 대한 밀폐 시스템(104A)이다. 도3은 외측 지로터 부분(109A)을 지지하는 복수의 지지 링 또는 강화 밴드(166A)를 갖는 외측 지로터(108A)의 측단면도를 도시한다.
외측 지로터(108A)와 밀폐식으로 상호 작용하는 하우징(106A)의 부분은 장벽(150A, 152A)이다. 간략하게 하기 위해, 장벽(152A)만이 도시되어 있다. 장벽(152A)은 복수의 홈(153A)을 포함한다. 복수의 홈(153A) 각각은 제1 시트(154A) 및 제2 시트(155A)를 포함한다. 제2 시트(155A)는 내부에 배치된 튜브(156A)를 포함한다. 제1 시트(154A), 제2 시트(155A), 및 튜브(156A)의 작동의 세부가 도4의 (a), 도4의 (b), 및 도4의 (c)를 참조하여 아래에서 설명된다. 지지 링 또는 강화 밴드(166A)는 홈(153A) 내에 배치되어 회전하도록 작동될 수 있다. 특정 실시예에서, 강화 밴드(166A)는 제1 시트(154A) 및 제2 시트(156A)를 연마할 수 있다. 다른 실시예에서, 강화 밴드(166A)는 제1 시트(154A) 및 제2 시트(156A)를 연마하지 않을 수 있다.
도4의 (a), 도4의 (b), 및 도4의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른, 밀폐 시스템(104A) 내의 제1 시트(154A), 제2 시트(155A), 및 튜브(156A)의 작동을 도시한다. 작동 중에, (관련 외측 지로터 부분(109)을 포함한) 외측 지로터(108A)의 온도는 다양한 이유(예를 들어, 압축으로부터의 열)로 증가할 수 있고, 이에 의해 외측 지로터(108A)가 열 기준(190A)으로부터 좌측으로 팽창되게 한다. 따라서, 밀폐 시스템(104A)은 특정 실시예에서, 외측 지로터(108A)의 팽창을 보상하는 조정 가능한 시일로서 설계될 수 있다.
각각의 제1 시트(154A) 및 제2 시트(155A)는 부품이 마모될 때 타이트한 간극을 가능케 하는 연마 가능한 재료로 만들어질 수 있다. 제1 시트(154A)는 특정 실시예에서, 단순히 연마 가능한 재료의 고체 스트립을 포함할 수 있다. 제2 시트(155A)는 특정 실시예에서, 내부에 배치된 튜브(156A)를 갖는 연마 가능한 재료를 포함할 수 있다. 튜브(156A)는 압력이 인가될 때 팽창되도록 설계될 수 있다. 다양한 다른 구성들이 유압 유체 또는 다른 적합한 유체와 같은 유체의 인가를 포함하지만 그에 제한되지 않고서, 중심 튜브(156)가 팽창되도록 허용하는데 있어서 이용될 수 있다. 팽창 시에, 제2 시트(155A)는 홈(153A) 내의 갭을 감소시킨다. 튜브(156A)가 제2 시트(155A) 내에만 도시되었지만, 다른 실시예에서, 튜브는 제1 시트(154A) 상에도 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 시트(154A) 및 제2 시트(156A) 중 하나 또는 모두가 홈(153A) 내의 갭을 감소시키도록 기계적으로 구동되어, 지지 링 또는 강화 밴드(166A)의 안착을 허용할 수 있다.
도4의 (a)는 팽창 이전의 냉간 상태의 외측 지로터(108A)를 도시한다. 홈(156A) 내의 갭은 개방되어 있다. 도4의 (b)는 열 기준(190A)으로부터 좌측으로 팽창된 가열 상태의 외측 지로터(108A)를 도시한다. 외측 지로터(108A)가 좌측으로 팽창될 때, 지지 링 또는 강화 밴드(166A)는 제1 시트(154A)에 대해 밀릴 수 있다. 홈(156A) 내의 갭은 여전히 개방되어 있다. 도4의 (c)는 튜브(156A)에 대한 압력의 인가를 도시하고, 이에 의해 홈(153A) 내의 갭을 감소시키고 제2 시트(155A)를 지지 링 또는 강화 밴드(166A)에 대해 위로 가압하여 시일을 생성한다. 이러한 작동 중에, 장벽(152A)은 단지 외측 지로터(108A)에 비해 상대적으로 작은 방식으로 추가로 팽창될 수 있다. 위에서 간략하게 언급된 바와 같이, 시일이 생성된 후에, 홈(153A)을 통한 지지 링 또는 강화 밴드(166A)의 회전은 제1 시트(154A) 및 제2 시트(155A)가 연마되게 할 수 있다. 따라서, 특정 실시예에서, 제1 시트(154A) 및 제2 시트(155A)는 필요할 때 교체될 수 있다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템(100B)의 측단면도이다. 엔진 시스템(100B)의 하나의 구체적인 구성이 도5에서 설명되지만, 엔진 시스템(100B)은 다른 실시예를 참조하여 본원에서 설명되는 다양한 구성으로부터의 구성요소를 포함하지만 그에 제한되지 않는, 더 많거나, 더 적거나, 또는 상이한 구성요소 부품을 이용할 수 있다는 것이 명확하게 이해되어야 한다. 도5의 엔진 시스템(100B)은 실시예 또는 의도된 용도에 의존하여, 압축기, 팽창기, 또는 이들 모두로서 설계될 수 있다. 예시의 목적으로, 엔진 시스템(100B)은 압축기로서 설명될 것이다.
도5의 실시예의 엔진 시스템(100B)은 하우징(106B), 외측 지로터(108B), 내측 지로터(110B), 샤프트(192B), 및 동기화 메커니즘(118B)을 포함한다. 외측 지로터(108B)는 하우징(106B) 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 내측 지로터(110B)는 외측 지로터(108B) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 더욱 구체적으로, 외측 지로터(108B)는 외측 지로터 챔버(144B)를 적어도 부분적으로 형성하고, 내측 지로터(110B)는 외측 지로터 챔버(144B) 내에 적어도 부분적으로 배치된다.
하우징은 선단 입구 포트(136B), 면 입구 포트(132B), 및 선단 출구 포트(138B)를 포함한다. 선단 입구 포트(136B) 및 면 입구 포트(132B)는 대체로 기체, 액체, 또는 기액 혼합물과 같은 유체가 외측 지로터 챔버(144A)로 진입하도록 허용한다. 유사하게, 선단 출구 포트(138B)는 대체로 외측 지로터 챔버(144A) 내의 유체가 외측 지로터 챔버(144A)로부터 진출하도록 허용한다. 2개의 입구 포트, 선단 입구 포트(136B) 및 면 입구 포트(132B)의 조합은 외측 지로터 챔버(144A) 내로의 추가의 액체의 진입을 허용할 수 있다. 도6a 및 도6b는 선단 입구 포트(136B)에 면 입구 포트(132B)를 보충하는 추가의 세부를 도시한다.
선단 입구 포트(136B), 면 입구 포트(132B), 및 선단 출구 포트(138B)는 임의의 적합한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 특정 용도 또는 엔진 시스템(100B)에 의존하여, 몇몇 실시예에서, 선단 입구 포트(136B) 및 면 입구 포트(132B)의 전체 면적은 선단 출구 포트(138B)의 전체 면적과 다를 수 있다.
도5에 도시된 바와 같이, 내측 지로터(110B)는 링형 베어링과 같은 하나 이상의 베어링(202B, 208B)에 의해 하우징(106B)의 중공 원통형 부분에 회전 가능하게 결합된 샤프트(192B)에 고정되게 결합될 수 있다. 따라서, 샤프트(192B) 및 내측 지로터는 제1 축에 대해 회전할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 샤프트(192B)는 내측 지로터(110B)를 구동하도록 작동 가능한 구동 샤프트일 수 있다.
외측 지로터(110B)는 링형 베어링과 같은 하나 이상의 베어링(204B, 206B)에 의해 하우징(106B)의 내부에 회전 가능하게 결합된다. 외측 지로터(110B)는 제1 축과 다른 제2 축에 대해 회전할 수 있다.
동기화 시스템(118B)은 다양한 여러 구성을 취할 수 있다. 동기화 시스템(118B)에 대한 하나의 구성의 세부가 도6f를 참조하여 아래에서 설명된다.
작동 시에, 도5의 엔진 시스템(100B)이 회전을 시작하여 가온되면, 엔진 시스템(100B)의 구성요소들은 변화 및/또는 팽창하기 시작하여, 무엇보다도 엔진 시스템(100B) 내의 (예를 들어, 하우징(106B)과 외측 지로터(108B) 사이의) 시일의 변형을 일으킨다. 따라서, 도5의 엔진 시스템(100B)은 온도를 조절하기 위해 채널(107B)을 하우징(106B) 내로 통합시킬 수 있다. 온도의 조절은 무엇보다도 엔진 시스템(100B) 내의 불균일한 온도 분배으로 인한 뒤틀림을 방지한다.
특정 실시예에서, 채널(107B)은 팽창이 원심력 및 열을 원인으로 발생할 것으로 예상되는 지점에 위치될 수 있다. 채널(107B)은 온도 조절을 위해 임의의 적합한 유형의 유체를 수납할 수 있다. 그러한 채널은 하나 이상의 유체 입구(191B) 및 하나 이상의 유체 출구(192B)를 가질 수 있다. 그리고, 몇몇 실시예에서, 전기 가열 스트립이 채널(107B)의 위치에서 사용될 수 있다.
특정 실시예에서, 채널(107B) 또는 전기 가열 스트립은 하우징(106B)이 엔진 시스템(100B)을 시동하기 전에 가열되도록 허용할 수 있다. 결과적인 열 팽창은 하우징(106B)을 포트[예를 들어, 선단 입구 포트(136B) 및 선단 출구 포트(138B)]로부터 멀리 상승시키고, 이에 의해 시동 중에 밀폐 표면의 연마를 방지한다. 엔진 시스템(100B)이 정상 상태에서 작동하고, 구성요소 부품들이 가열로 인해 완전히 팽창되면, 하우징(106B)의 온도는 예를 들어 채널(107B)을 통해 감소될 수 있고, 이에 의해 갭을 폐쇄하고 연마 가능한 시일이 기능하도록 허용한다. 예를 들어, 구성요소[예를 들어, 외측 지로터(108B)]는 연마 가능한 시트 상에 안착되도록 허용될 수 있다.
[예를 들어, 하우징(106B)과 외측 지로터(108B) 사이에서] 엔진 시스템(100B) 내에서 이용되는 연마 가능한 시일은 테플론 중합체 또는 몰리브덴 디설파이드와 같은 다양한 재료로부터 구성될 수 있다. 추가로, 표면은 조질화된 금속으로 만들어질 수 있다. 그러한 실시예에서, 조질화된 금속은 사포처럼 작용하여, 다른 표면과 접촉하는 연마 가능한 재료를 연마할 수 있다. 구성요소 부품들 사이의 마손을 방지하기 위해, 알루미늄 및 강철과 같은 다른 금속이 사용될 수 있다. 고온 팽창기를 사용하는 실시예에서, 하나의 표면은 고도로 다공성인 탄화규소일 수 있고, 다른 표면은 조밀한 탄화규소일 수 있다. 다공성 탄화규소는 스타파이어 시스템즈, 인크.(Starfire Systems, Inc.)에 의해 판매되는 것과 같은, 규소, 탄소, 및 수소를 함유하는 중합체로부터 만들어질 수 있다.
도6a는 도5의 선 6A-6A를 따라 취한 단면도이다. 도6a는 하우징(106B), 샤프트(192B), 외측 지로터(108B), 및 하우징(106B)을 통한 면 입구 포트(134B)를 도시한다.
도6b는 도5의 선 6B-6B를 따라 취한 단면도이다. 도6b는 하우징(106B), 샤프트(192B), 외측 지로터(108B), 및 외측 지로터(108B) 내에 배치된 복수의 지로터 챔버 면 입구 포트(195B)를 도시한다. 지로터 챔버 면 입구 포트(195B)는 이러한 실시예에서, 물방울 형상으로 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 지로터 챔버 면 입구 포트(195B)는 다른 형상을 가질 수 있다. 지로터 챔버 면 입구 포트(195B)의 형상 및 배열은 지로터 챔버 면 입구 포트(195B)가 엔진 시스템(100B)의 사이클의 흡입 부분 중에 개방되고, 엔진 시스템(100B)의 사이클의 배출 부분 중에 차단되도록, 선택될 수 있다. 그러한 구성은 입구 포트(195B)가 면 입구 포트(134B)에 인접할 때에만, 입구 포트(195B)가 선택적으로 개방되어, 유체의 통과를 허용하기 때문에, 사체적을 감소시킨다. 지로터 챔버 면 입구 포트(195B)의 형상, 구조, 및 위치는 이용되는 내측 지로터(110B) 및 외측 지로터(108B)에 기초하여 변화될 수 있다.
도6c는 도5의 선 6C-6C를 따라 취한 단면도이다. 도6c는 하우징(106B), 샤프트(192B), 내측 지로터(110B), 및 외측 지로터(108B)를 도시한다. 도6c는 또한 흡입 섹션(172B), 압축 섹션(174B), 배출 섹션(176B), 및 밀폐 섹션(178B)에 대체로 대응할 수 있는 엔진 시스템(100B)의 부분들을 도시한다.
도6d는 도5의 선 6D-6D를 따라 취한 단면도이다. 도6c는 하우징(106B), 샤프트(192B), 내측 지로터(110B), 및 외측 지로터(108B)를 도시한다. 도6d에서, 외측 지로터(108B)는 임의의 포트에 의해 중단되지 않는다. 따라서, 외측 지로터(108B)는 예를 들어 도2를 참조하여 설명된 바와 같은 지지 링 또는 강화 밴드가 없이 원심력에 저항할 수 있다.
도6e 및 도6f는 각각 도5의 선 6E-6E 및 선 6F-6F를 따라 취한 단면도이다. 도6e 및 도6f는 하우징(106B), 샤프트(192B), 및 외측 지로터(108B)를 도시한다. 도6f는 또한 내측 지로터(110B)와, 동기화 메커니즘(118B)의 세부를 도시한다. 도6f의 동기화 메커니즘은 내측 지로터(110B)와 외측 지로터(108B) 사이의 트로코이드형 기어 배열이다. 동기화 메커니즘은 다른 실시예에서, 인벌류트 기어, 페그-트랙 시스템, 또는 다른 적합한 동기화 시스템을 포함할 수 있다.
도7a 및 도7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템(100B')의 단면도이다. 도7a 및 도7b의 엔진 시스템(100B')의 단면은 도6c 및 도6d의 엔진 시스템(100B)의 단면과 유사하며, 하우징(106B'), 샤프트(192B'), 내측 지로터(110B'), 및 외측 지로터(108B')를 도시한다. 그러나, 엔진 시스템(100B')의 외측 지로터(108B')는 그 위에 배치된 연마 가능한 선단(186B')을 또한 갖는다. 연마 가능한 선단(186B')은 내측 지로터(110B')보다 부드러운 재료로 만들어질 수 있다. 따라서, 내측 지로터(110B')가 외측 지로터(108B')에 대해 회전할 때, 내측 지로터(110B')는 연마 가능한 선단(186B')을 연마하고, 이에 의해 내측 지로터(110B')를 보존한다. 연마 가능한 선단(186B')은 엔진 시스템(200B')의 유지, 보수 중에 교체될 수 있다.
도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템(100B")의 단면도이다. 도8의 엔진 시스템(100B")의 단면은 도6c의 엔진 시스템(100B)의 단면과 유사하며, 하우징(106B"), 샤프트(192B"), 내측 지로터(110B"), 외측 지로터(108B"), 및 흡입 섹션(172B"), 압축 섹션(174B"), 배출 섹션(176B"), 및 밀폐 섹션(178B")에 대체로 대응할 수 있는 엔진 시스템(100B")의 부분들을 도시한다. 그러나, 엔진 시스템(100B")의 하우징(106B")은 슬라이더(188B")를 또한 포함한다. 슬라이더(188B")는 압축비를 정의하는 하우징(106B")의 일부이다. 슬라이더(188B")는 일 방향으로 원주방향으로 활주함으로써 압축비를 변화시킬 수 있다. 임의의 다양한 여러 구성이 하우징(106B")의 잔여부에 대한 슬라이더(188B")의 활주를 가능케 하도록 이용될 수 있다.
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템(100C)의 측단면도이다. 도9의 엔진 시스템(100C)은 도5의 엔진 시스템(100B)과 유사한 특징을 포함할 수 있으며, 하우징(106C), 외측 지로터(108C), 내측 지로터(110C), 외측 지로터 챔버(144C), 샤프트(192C), 동기화 메커니즘(118C), 선단 입구 포트(136C), 면 입구 포트(132C), 선단 출구 포트(138C), 및 베어링(202C, 204C, 206C, 208C)을 포함한다. 엔진 시스템(100B)과 유사하게, 엔진 시스템(100C)은 다양한 실시예에서, 다른 실시예를 참조하여 본원에서 설명되는 다양한 구성으로부터의 구성요소를 포함하지만 그에 제한되지 않는, 더 많거나, 더 적거나, 또는 상이한 구성요소 부품을 포함할 수 있다. 더욱이, 도9의 엔진 시스템(100C)은 실시예 또는 의도된 용도에 의존하여, 압축기, 팽창기, 또는 이들 모두로서 설계될 수 있다. 예시의 목적으로, 엔진 시스템(100C)은 압축기로서 설명될 것이다. 도9의 엔진 시스템(100C)의 실시예는 선단 입구 포트(136C) 및 선단 출구 포트(138C)의 구성에서, 본원에서 설명된 엔진 시스템(100B)의 실시예와 다르다.
작동 시에, 선단 입구 포트(136C) 및 선단 출구 포트(138C)에서의 하우징(106C)과 외측 지로터(108C) 사이의 갭(230C) 내에서 유체(예를 들어, 기체 또는 기액 혼합물) 누출이 어느 정도 있을 수 있다. 유체가 갭(230C) 사이에서 누출될 때, 압력 분포가 발현되고 외측 지로터(108C) 상에 작용하여, 외측 지로터(108C)를 갭(230C)으로부터 멀리 이동하도록 가압할 수 있다. 그러한 이동은 무엇보다도, 베어링(예를 들어, 베어링(204C, 206C)) 상에 바람직하지 않은 축방향 하중을 생성할 수 있다. 따라서, 도9의 엔진 시스템(100C)은 서로 균형이 잡혀서 베어링 상의 바람직하지 않은 축방향 하중을 포함한 잠재적인 악영향을 감소시키는 각각의 갭(230C) 내의 유사한 힘들을 생성하기 위해, 선단 입구 포트(136C) 및 선단 출구 포트(138C)의 상부 부분(237C) 및 바닥 부분(235C) 내의 대칭성을 이용할 수 있다. 바꾸어 말하면, 갭(230C)들에 의해 생성된 유사한 힘들이 서로에 대해 작용하여, 선단 입구 포트(136C) 및 선단 출구 포트(138C)에서 실질적으로 0의 최종적인 힘을 생성한다. 도9의 실시예에서, 대칭성은 하우징(106C)의 바닥 부분(235C) 및 하우징(106C)의 상부 부분(237C)을 선단 입구 포트(136C) 및 선단 출구 포트(138C)에서 반경방향 내측으로 감쌈으로써 생성된다.
도10은 도9의 선 10-10 중 하나를 가로질러 절단된 단면도이다. 선단 입구 포트(136C) 및 선단 출구 포트(138C)의 상부 부분(237C) 및 바닥 부분(235C)이 실질적으로 유사하기 때문에, 도9의 선 10-10 중 하나를 가로지른 단면들 또한 실질적으로 유사하다. 도10은 하우징(106C), 외측 지로터(108C), 내측 지로터(110C), 및 샤프트(192C)를 도시한다. 도10은 또한 엔진 시스템(100C)의 각각의 부분이 어떻게 흡입 섹션(172C), 압축 섹션(174C), 배출 섹션(176C), 및 밀폐 섹션(178C)으로서 보일 수 있는지를 도시한다.
도11은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템(100D)의 측단면도이다. 도11의 엔진 시스템(100D)은 도5의 엔진 시스템(100B)과 유사한 특징을 포함할 수 있으며, 하우징(106D), 외측 지로터(108D), 외측 지로터 챔버(144D), 내측 지로터(110D), 샤프트(192D), 동기화 메커니즘(118D), 선단 입구 포트(136D), 면 입구 포트(132D), 선단 출구 포트(138D), 및 베어링(202D, 204D, 206D, 208D)을 포함한다. 그리고, 엔진 시스템(100B)과 유사하게, 엔진 시스템(100D)은 다양한 실시예에서, 다른 실시예를 참조하여 본원에서 설명되는 다양한 구성으로부터의 구성요소를 포함하지만 그에 제한되지 않는, 더 많거나, 더 적거나, 또는 상이한 구성요소 부품을 포함할 수 있다. 도11의 엔진 시스템(100D)은 실시예 또는 의도된 용도에 의존하여, 압축기, 팽창기, 또는 이들 모두로서 설계될 수 있다. 예시의 목적으로, 도11의 엔진 시스템(100D)은 압축기로서 설명될 것이다. 도11의 엔진 시스템(100D)의 실시예는 다양한 구성요소, 예를 들어 베어링(204D)의 배열에서, 본원에서 설명된 엔진 시스템(100B)의 실시예와 다르다.
상기 도4의 (a), 도4의 (b), 및 도4의 (c)를 참조하여 간략하게 언급된 바와 같이, 시스템의 구성요소는 열 기준으로부터 (예를 들어, 열을 원인으로) 팽창될 수 있다. 그러한 팽창 시에, 하우징(106D)과 외측 지로터(108D) 사이의 시일 또는 다른 구성요소들 사이의 시일의 변형을 회피하는 것이 바람직하다. 따라서, 도11의 엔진 시스템(100D)은 하우징(106D)과 외측 지로터(108D) 사이의 시일과 실질적으로 동일한 평면 내로 엔진 시스템(100D)의 열 기준(190D)을 이동시킨다. 다른 실시예에서, 열 기준(190D)은 다른 구성요소들 사이의 시일[예를 들어, 하우징(106D)과 내측 지로터(110D) 사이의 시일]과 실질적으로 동일한 평면일 수 있다. 그러한 구성에서, 열 팽창은 열 기준(190D) 및 시일로부터 멀리 발생하고, 이에 의해 하우징(106D)과 외측 지로터(108D) 사이의 시일 또는 다른 구성요소들 사이의 시일의 변형을 최소화한다. 그러한 구성에서, 열 기준은 또한 선단 입구 포트(136D) 및 선단 출구 포트(138D)와 실질적으로 동일한 평면 내에 있는 것으로 볼 수 있다.
특정 실시예에서, 열 기준(190D)은 축방향 이동에 저항하는 구성에서 베어링(204D)을 엔진 시스템(100D) 내로 아래로 이동시킴으로써 하우징(106D)과 외측 지로터(108D) 사이의 시일과 실질적으로 동일한 평면 내로 이동될 수 있다. 더욱 구체적으로, 베어링(204D)은 엔진 시스템(100D) 내로 아래로 연장되는 하우징(106D)의 부분(210D)으로부터 반경방향 외측에 위치된다. 다른 베어링 구성을 포함하는 다른 배열이 하우징(106D)과 외측 지로터(108D) 사이의 시일 또는 다른 구성요소들 사이의 시일과 실질적으로 동일한 평면 내로 열 기준을 이동시키기 위해 추가로 이용될 수 있다.
도12는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템(100E)의 상부의 측단면도이다. 도11의 엔진 시스템(100E)의 상부는 도11의 엔진 시스템(100D)과 유사한 특징을 포함할 수 있으며, 하우징(106E), 외측 지로터(108E), 내측 지로터(110E), 샤프트(192E), 선단 입구 포트(136E), 면 입구 포트(132E), 선단 출구 포트(138E), 및 베어링(202E)을 포함한다. 그리고, 엔진 시스템(100D)과 유사하게, 엔진 시스템(100E)은 다양한 실시예에서, 다른 실시예를 참조하여 본원에서 설명되는 다양한 구성으로부터의 구성요소를 포함하지만 그에 제한되지 않는, 더 많거나, 더 적거나, 또는 상이한 구성요소 부품을 포함할 수 있다. 도12의 엔진 시스템(100E)은 실시예 또는 의도된 용도에 의존하여, 압축기, 팽창기, 또는 이들 모두로서 설계될 수 있다. 도12의 엔진 시스템(100E)의 실시예는 엔진 시스템(100E)이 저널 베어링(212E)을 채용한 점에서, 본원에서 설명된 엔진 시스템(100D)의 실시예와 다르다.
저널 베어링은 특정 구성에서, 볼 베어링보다 더 경제적이고 볼 베어링보다 더 높은 하중을 받을 수 있기 때문에, 대체로 바람직하다. 그러나, 종래의 저널 베어링은 대체로 밀폐 표면의 정밀 조정을 허용하기에는 너무 큰 갭을 갖고, 따라서 지로터 장치에 대해 적합하지 않다. 따라서, 도12의 엔진 시스템(100E) 내의 저널 베어링(212E)의 배열은 타이트한 갭을 허용하도록 이용될 수 있다. 저널 베어링(212E)의 세부는 도13을 참조하여 아래에서 설명된다.
도13은 도12의 선 13-13을 가로질러 취한 도12의 단면도이다. 저널 베어링(212E)은 고정식 하우징(106E)과 회전식 외측 지로터(108E) 사이의 상호 작용에 의해 생성된다. 그러한 상호 작용에서, 저널 베어링(212E)에 대해 적합한 다양한 유체(예를 들어, 오일막)가 하우징(106E)과 외측 지로터(108E) 사이의 갭(214E) 내에 위치될 수 있다. 그리고, 외측 지로터(108E)는 외측 지로터(108E) 둘레에 원주방향으로 배치된 복수의 부분(218E)을 포함할 수 있다. 슬롯(216E)이 또한 각각의 부분(218E)들 사이에 배치될 수 있다. 외측 지로터(108E)의 낮은 회전 속도에서, 갭(214E)은 작아서, 있더라도 작은 구심력[갭(214E) 내의 유체 의해 생성되는 압력]을 가질 수 있다. 외측 지로터(108E)가 가속되기 시작하면, 부분(218E)의 중량은 외측 지로터(108E)의 내측 원주부(280E)를 신장시키고, 이에 의해 갭(214E)을 개방한다. 동시에, 유체역학적 구심력이 발현된다. 고속에서, 구심력은 현저하고, 따라서 외측 지로터(108E)에 대해 필요한 중심 설정 정확성을 제공할 수 있다. 저널 베어링(212E) 내의 갭(214E)은 [저널 베어링(212E)의 외부로부터 보았을 때 나선형 패턴을 가질 수 있는] 슬롯(216E)이 외측 주연부 내에서 저널 베어링(212E)을 유연하게 만들기 때문에, 쉽게 팽창될 수 있다.
도14는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템(100F)의 측단면도이다. 도14의 엔진 시스템(100F)은 도5의 엔진 시스템(100B)과 유사한 특징을 포함할 수 있으며, 하우징(106F), 외측 지로터(108F), 내측 지로터(110F), 외측 지로터 챔버(144F), 샤프트(192F), 동기화 메커니즘(118F), 선단 입구 포트(136F), 면 입구 포트(132F), 선단 출구 포트(138F), 및 베어링(202F, 204F, 206F, 208F)을 포함한다. 그리고, 엔진 시스템(100B)과 유사하게, 엔진 시스템(100F)은 다양한 실시예에서, 다른 실시예를 참조하여 본원에서 설명되는 다양한 구성으로부터의 구성요소를 포함하지만 그에 제한되지 않는, 더 많거나, 더 적거나, 또는 상이한 구성요소 부품을 포함할 수 있다. 도14의 엔진 시스템(100F)은 실시예 또는 의도된 용도에 의존하여, 압축기, 팽창기, 또는 이들 모두로서 설계될 수 있다.
도14의 엔진 시스템(100F)의 실시예는 엔진 시스템(100F)의 샤프트(192F)가 하우징(106F)에 대해 정지되거나 고정된 점에서, 본원에서 설명된 엔진 시스템(100B)의 실시예와 다르다. 따라서, 엔진 시스템(100F)은 외측 지로터(108F)를 가동하는 풀리 시스템(220F)을 통해 가동된다. 풀리 시스템(220F)이 도시되어 있지만, 엔진 시스템(100F)은 또한 다른 실시예에서 체인 구동, 기어 구동, 또는 다른 적합한 가동 시스템에 의해 가동될 수 있다. 풀리 시스템(220F) 또는 다른 적합한 가동 시스템을 수용하기 위해, 도14의 엔진 시스템(100F)은 동력 포트(224F)를 포함한다.
도15a는 도14의 선 15A-15A를 따라 취한 단면도이다. 도15a는 하우징(106F), 샤프트(192F), 외측 지로터(108F), 및 하우징(106F)을 통한 면 입구 포트(134F)를 도시한다.
도15b는 도14의 선 15B-15B를 따라 취한 단면도이다. 도15b는 하우징(106F), 샤프트(192F), 외측 지로터(108F), 및 외측 지로터(108F) 내에 배치된 복수의 지로터 챔버 면 입구 포트(195F)를 도시한다. 지로터 챔버 면 입구 포트(195B)는 물방울 형상으로 도시되어 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 지로터 챔버 면 입구 포트(195F)는 다른 형상을 가질 수 있다. 도6b를 참조하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로, 도15b의 지로터 챔버 면 입구 포트(195F)의 형상 및 배열은 지로터 챔버 면 입구 포트(195F)가 사이클의 흡입 부분 중에 개방되고, 사이클의 배출 부분 중에 차단되도록, 선택될 수 있다. 그러한 구성은 입구 포트가 면 입구 포트(134F)에 인접할 때에만, 입구 포트(195F)가 개방되어, 유체의 통과를 허용하기 때문에, 사체적을 감소시킨다. 지로터 챔버 면 입구 포트(195F)의 형상, 구조, 및 위치는 이용되는 내측 지로터(110F) 및 외측 지로터(108F)에 기초하여 변화될 수 있다.
도15c는 도14의 선 15C-15C를 따라 취한 단면도이다. 도15c는 하우징(106F), 샤프트(192F), 내측 지로터(110F), 및 외측 지로터(108F)를 도시한다. 도15c는 또한 흡입 섹션(172F), 압축 섹션(174F), 배출 섹션(176F), 및 밀폐 섹션(178F)에 대체로 대응할 수 있는 엔진 시스템(100F)의 부분들을 도시한다.
도15d는 도14의 선 15D-15D를 따라 취한 단면도이다. 도15d는 하우징(106F), 샤프트(192F), 내측 지로터(110F), 및 외측 지로터(108F)를 도시한다. 도15d에서, 외측 지로터(108F)는 포트에 의해 중단되지 않는다. 따라서, 외측 지로터(108F)는 예를 들어 도2를 참조하여 설명된 바와 같은 지지 링 또는 강화 밴드가 없이 원심력에 저항할 수 있다.
도15e 및 도15f는 각각 도14의 선 15E-15E 및 선 15F-15F를 따라 취한 단면도이다. 도15e 및 도15f는 하우징(106F), 샤프트(192F), 및 외측 지로터(108F)를 도시한다. 도15f는 또한 내측 지로터(110F)와, 동기화 메커니즘(118F)의 세부를 도시한다. 도15f의 동기화 메커니즘(118F)은 내측 지로터(110F)와 외측 지로터(108F) 사이의 트로코이드형 기어 배열이다. 동기화 메커니즘(118F)은 다른 실시예에서, 인벌류트 기어, 페그-캠 시스템, 또는 다른 적합한 동기화 시스템을 포함할 수 있다.
도15g는 도14의 선 15G-15G를 따라 취한 단면도이다. 도15g는 하우징(106F), 샤프트(192F), 외측 지로터, 풀리 시스템(220F), 및 동력 포트(224F)를 도시한다.
도16은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템(100G)의 측단면도이다. 도16의 엔진 시스템(100G)은 도15의 엔진 시스템(100F)과 유사한 특징을 포함할 수 있으며, 하우징(106G), 외측 지로터(108G), 외측 지로터 챔버(144G), 내측 지로터(110G), 고정식 샤프트(192G), 선단 입구 포트(136G), 면 입구 포트(132G), 선단 출구 포트(138G), 풀리 시스템(220G), 동력 포트(224F), 및 베어링(202F, 204F, 206F, 208F)을 포함한다. 그리고, 엔진 시스템(100F)과 유사하게, 엔진 시스템(100G)은 다양한 실시예에서, 다른 실시예를 참조하여 본원에서 설명되는 다양한 구성으로부터의 구성요소를 포함하지만 그에 제한되지 않는, 더 많거나, 더 적거나, 또는 상이한 구성요소 부품을 포함할 수 있다. 도16의 엔진 시스템(100G)은 실시예 또는 의도된 용도에 의존하여, 압축기, 팽창기, 또는 이들 모두로서 설계될 수 있다. 예시의 목적으로, 엔진 시스템(100G)은 압축기로서 도시되어 있다.
도16의 엔진 시스템(100G)의 실시예는 외측 지로터(108G)가 저마찰 재료(187G)의 스트립을 사용하여 내측 지로터(110G)를 직접 구동하는 점에서, 본원에서 설명된 엔진 시스템(100F)의 실시예와 다르다. 이러한 직접 구동의 세부는 도17을 참조하여 아래에서 제공된다.
도17은 도16의 선 17-17을 따라 취한 단면도이다. 도17은 하우징(106G), 샤프트(192G), 외측 지로터(108G), 내측 지로터(110G), 및 저마찰 재료(187G)를 도시한다. 내측 지로터(110G) 및 외측 지로터(108G)가 서로에 대해 회전할 때, 내측 지로터(110G)의 외측 표면(262G)의 적어도 일부가 외측 지로터(108G)의 내측 표면(260G)의 적어도 일부와 접촉하고, 이는 내측 지로터(110G) 및 외측 지로터(108G)의 회전을 동기화한다. 따라서, 도17에 도시된 바와 같이, 내측 지로터(110G)의 외측 표면(262G) 및 외측 지로터(108G)의 내측 표면(260G)은 다른 실시예에 관해 본원에서 설명되는 분리된 동기화 메커니즘(118)에 의해 제공되는 동기화 기능을 제공할 수 있다.
내측 지로터(110G)와 외측 지로터(108G) 사이의 마찰 및 마모를 감소시키기 위해, 내측 지로터(110G)의 외측 표면(262G) 및/또는 외측 지로터(108G)의 내측 표면(260G)의 적어도 일부는 하나 이상의 비교적 저마찰인 재료(187G)로부터 형성된다. 그러한 저마찰 재료(187G)는 예를 들어 중합체(페놀성 수지, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 아세틸, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리페닐렌, 설파이드, 초고분자량 폴리에틸렌), 그래파이트, 또는 오일 함침된 소결 청동을 포함할 수 있다. 물이 내측 지로터(110G)의 외측 표면(187G)과 외측 지로터(108G)의 내측 표면(260G) 사이에 윤활제로서 제공되는 실시예와 같은 몇몇 실시예에서, 저마찰 재료(187G)는 베스카나이트를 포함할 수 있다.
저마찰 재료(187G)를 위한 영역은 내측 지로터(110G) 및/또는 외측 지로터(108G)의 일부 (또는 전부), 또는 내측 지로터(110G) 및/또는 외측 지로터(108G)에 결합되어 그와 일체인 저마찰 삽입물을 포함할 수 있다. 특정 실시예에 의존하여, 저마찰 재료(187G)의 그러한 영역은 내측 지로터(110G) 및/또는 외측 지로터(108G)의 선단 부근과 같이, 외측 지로터(108G)의 내측 주연부 및/또는 내측 지로터(110G)의 외측 주연부 둘레에서 연장될 수 있거나, 외측 지로터(108G)의 내측 주연부 및/또는 내측 지로터(110G)의 외측 주연부 둘레의 특정 위치에만 위치될 수 있다. 도17에 도시된 바와 같이, 저마찰 재료(187G)는 외측 지로터(108G)의 내측 표면(260G)의 선단 상에 위치될 수 있다.
특정 실시예에서, 내측 지로터(110G) 및/또는 외측 지로터(108G) 상의 저마찰 재료(187G)는 지로터 장치가 건조 상태로 또는 윤활이 없이 운전될 수 있기에 충분히 마찰 및 마모를 감소시킬 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 윤활제가 내측 지로터(110G)와 외측 지로터(108G) 사이의 마찰 및 마모를 더욱 감소시키기 위해 제공될 수 있다. 윤활제는 오일, 그래파이트, 그리스, 물, 또는 임의 다른 적합한 윤활제와 같이, 복수의 표면들 사이에 윤활을 제공하기에 적합한 임의의 하나 이상의 적합한 물질을 포함할 수 있다.
도18은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템(100H)의 측단면도이다. 도18의 엔진 시스템(100H)은 도16의 엔진 시스템(100G)과 유사한 특징을 포함할 수 있으며, 하우징(106H), 외측 지로터(108H), 내측 지로터(110H), 외측 지로터 챔버(144H), 고정식 샤프트(192H), 선단 입구 포트(136H), 선단 출구 포트(138H), 저마찰 재료(187H)를 갖는 직접 구동부, 풀리 시스템(220H), 동력 포트(224H), 및 베어링(202H, 204H, 206H, 208H)을 포함한다. 그리고, 엔진 시스템(100G)과 유사하게, 엔진 시스템(100H)은 다양한 실시예에서, 다른 실시예를 참조하여 본원에서 설명되는 다양한 구성으로부터의 구성요소를 포함하지만 그에 제한되지 않는, 더 많거나, 더 적거나, 또는 상이한 구성요소 부품을 포함할 수 있다. 더욱이, 도18의 엔진 시스템(100H)은 실시예 또는 의도된 용도에 의존하여, 압축기, 팽창기, 또는 이들 모두로서 설계될 수 있다. 예시의 목적으로, 엔진 시스템(100H)은 압축기로서 도시되어 있다. 도18의 엔진 시스템(100H)의 실시예는 엔진 시스템(100F)이 바닥 면 입구 포트(234H)를 포함하는 점에서, 본원에서 설명된 엔진 시스템(100G)의 실시예와 다르다.
선단 입구 포트(136H)로부터의 대향 단부에서 바닥 면 입구 포트(234H)를 이용할 때, 엔진 시스템(100H)은 흡입 중에 양 단부로부터 충전되도록 허용되어, 다른 이유보다도, 유체가 이동하는 속도로 인해, 더 빠른 회전 속도를 허용한다. 이러한 구성은 유체가 예를 들어 엔진 시스템(100H)의 바닥(280H)에 도달하도록 엔진 시스템의 길이를 이동해야 하는 다른 구성과 대조적일 수 있다.
도19는 도18의 선 19-19를 따라 취한 단면도이다. 도19는 하우징(106H), 샤프트(192H), 내측 지로터(110H), 외측 지로터(108H), 및 하우징(106B)을 통한 바닥 면 입구 포트(234H)를 도시한다. 도시되지는 않았지만, 엔진 시스템(100H)은 사이클의 흡입 부분 내에서 유체의 선택적 통과를 위해 도6b의 물방울 구성과 유사한 구성을 추가로 이용할 수 있다. 그러한 실시예에서, 물방울 흡입부는 바닥 면 입구 포트(234H)에 인접하여 위치된다.
도20은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템(100I)의 측단면도이다. 도20의 엔진 시스템(100I)은 도15의 엔진 시스템(100G)과 유사한 특징을 포함할 수 있으며, 하우징(106I), 외측 지로터(108I), 내측 지로터(110I), 외측 지로터 챔버(144I), 고정식 샤프트(192I), 저마찰 재료(187I)를 갖는 직접 구동부, 선단 출구 포트(138I), 풀리 시스템(220I), 동력 포트(224I), 및 베어링(202I, 204I, 206I, 208I)을 포함한다. 그리고, 엔진 시스템(100G)과 유사하게, 엔진 시스템(100I)은 다양한 실시예에서, 더 많거나, 더 적거나, 또는 상이한 구성요소 부품을 포함할 수 있다. 도20의 엔진 시스템(100I)의 실시예는 엔진 시스템(100I)의 실시예가 바닥 면 입구 포트(234I) 및 바닥 선단 입구 포트(236I)를 포함하는 점에서, 본원에서 설명된 엔진 시스템(100G)의 실시예와 다르다. 유체가 선단 출구 포트(138I)로부터 진출하기 때문에, 유체는 챔버(144I)를 통해 위로 엔진 시스템(100I)을 직선으로 횡단해야 한다.
도21a 및 도21b는 각각 도20의 선 21A-21A 및 선 21B-21B를 따라 취한 단면도이다. 도21a 및 도21b는 하우징(106I), 샤프트(192I), 내측 지로터(110I), 및 외측 지로터(108)를 도시한다.
도22는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 엔진 시스템(100J)의 측단면도이다. 도22의 엔진 시스템(100J)은 도20의 엔진 시스템(100I)과 유사한 특징을 포함할 수 있으며, 하우징(106J), 외측 지로터 챔버(144J), 외측 지로터(108J), 내측 지로터(110J), 고정식 샤프트(192J), 동기화 메커니즘(118J), 선단 출구 포트(138J), 풀리 시스템(220J), 동력 포트(224J), 바닥 면 입구 포트(234J), 바닥 선단 입구 포트(236J), 및 베어링(202J, 204J, 206J, 208J)을 포함한다. 그리고, 엔진 시스템(100I)과 유사하게, 엔진 시스템(100J)은 다양한 실시예에서, 더 많거나, 더 적거나, 상이한 구성요소 부품을 포함할 수 있다. 엔진 시스템(100I)은 전기 라인(252J)을 통해 전력을 받는 전기 모터(250J)를 추가로 포함한다. 전기 모터(250J)는 특히 내측 지로터(110J)를 가동할 수 있다. 전기 모터는 인덕션 모터, 영구 자석 모터, 또는 절환식 릴럭턴스 모터와 같은, 다양한 적합한 유형일 수 있다. 이러한 실시예에서, 풀리 시스템(220J)은 펌프 또는 다른 장치와 같은 보조 장비를 가동하도록 사용될 수 있다.
내측 지로터 및 외측 지로터의 구체적인 설계, 형상, 및 구성이 다양한 실시예로 위에서 설명되었지만, 내측 지로터 및 외측 지로터에 대한 다양한 다른 설계, 형상, 및 구성이 아래의 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 이용될 수 있다는 것이 명확하게 이해되어야 한다.
또한, 본 발명이 여러 실시예에서 설명되었지만, 수많은 변화, 변경, 수정, 변용, 및 변형이 당업자에게 제안될 수 있고, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 드는 한 그러한 변화, 변경, 수정, 변용, 및 변형을 포함하도록 의도된다.

Claims (99)

  1. 엔진 시스템이며,
    하우징과,
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 외측 지로터 챔버를 적어도 부분적으로 형성하는 외측 지로터와,
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 하우징의 온도를 조절하도록 작동 가능한 온도 조절기를 포함하는 엔진 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 온도 조절기는 유체를 수용하도록 작동 가능한 하나 이상의 채널을 포함하는 엔진 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터와,
    상기 하우징과 상기 외측 지로터 또는 상기 내측 지로터 중 하나 사이의 시일을 더 포함하고,
    상기 온도 조절기는 상기 하우징을 상기 시일로부터 멀리 열 팽창시키도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 더 포함하고,
    상기 외측 지로터 및 상기 내측 지로터는 서로에 대해 회전하고, 상기 외측 지로터는 연마 가능한 선단을 포함하고, 상기 내측 지로터는 회전 중에 연마 가능한 선단을 연마하는 엔진 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 상기 외측 지로터 챔버 내의 압축 또는 팽창비를 조정하도록 작동될 수 있는 이동 가능한 슬라이더를 포함하는 엔진 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 더 포함하고,
    상기 하우징은 제1 측벽을 포함하고,
    선단 출구 포트가 상기 제1 측벽 내에 형성되어, 유체가 상기 외측 지로터 챔버를 빠져나가도록 허용하고,
    상기 선단 출구 포트는 상부 부분 및 바닥 부분을 포함하고,
    시일이 상기 상부 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이에 생성되고,
    시일이 상기 바닥 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이에 생성되고,
    상기 상부 부분 및 상기 바닥 부분은 실질적으로 대칭인 엔진 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 대칭인 상부 및 바닥 부분은 상기 상부 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 상기 시일 사이의 유체 누출 및 상기 바닥 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 상기 시일 사이의 유체 누출에 의해 생성된 압력을 균형잡도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터와,
    상기 하우징과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 시일을 더 포함하고,
    상기 엔진 시스템에 대한 열 기준이 상기 하우징과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 상기 시일과 실질적으로 동일한 평면 내에 있는 엔진 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 열 기준과 실질적으로 동일한 평면 내에 하나 이상의 베어링을 더 포함하는 엔진 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링은 상기 열 기준을 생성하는 엔진 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링은 축방향 이동에 저항함으로써 상기 열 기준을 생성하는 엔진 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 더 포함하고,
    상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나의 일부와 상기 하우징의 일부 사이의 상호 작용이 저널 베어링을 생성하고, 상기 저널 베어링은 상기 하우징과 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나 사이에 갭을 포함하는 엔진 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나는 하나 이상의 슬롯에 의해 분리된 주연 부분들을 포함하고,
    상기 주연 부분들의 중량은 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나가 회전할 때, 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나의 내측 주연부를 개방되도록 원심력으로 가압하여, 갭 사이의 공간을 증가시키는 엔진 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 더 포함하고,
    동력이 상기 내측 지로터를 통해 엔진 시스템으로 도입되는 엔진 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 동력은 회전 가능한 샤프트를 통해 도입되고,
    상기 내측 지로터는 회전 가능한 샤프트에 고정되게 결합되는 엔진 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 동력은 상기 외측 지로터를 통해 엔진 시스템으로 도입되는 엔진 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 동력은 풀리 시스템을 통해 도입되고,
    상기 외측 지로터는 상기 풀리 시스템에 고정되게 결합되는 엔진 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터와,
    상기 내측 지로터 내에 내장된 모터를 더 포함하는 엔진 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    고정식 샤프트와,
    상기 고정식 샤프트 내에 배치되어 상기 모터에 결합된 모터 공급 라인을 더 포함하고,
    상기 모터 공급 라인은 상기 모터를 가동하도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  20. 제18항에 있어서, 상기 모터는 전기 모터인 엔진 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 더 포함하고,
    상기 외측 지로터 또는 상기 내측 지로터 중 하나의 적어도 일부는 저마찰 재료를 포함하는 엔진 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 저마찰 재료는 중합체, 그래파이트, 및 오일 함침된 소결 청동 중 하나를 포함하는 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 저마찰 재료는 베스코나이트를 포함하는 시스템.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 벽 내에 배치된 조정 가능한 밀폐 구조물을 더 포함하고,
    상기 조정 가능한 밀폐 구조물은 상기 하우징과 상기 외측 지로터 사이의 시일을 조정 가능하게 생성하도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 외측 지로터는 하나 이상의 강화 밴드를 포함하고,
    상기 조정 가능한 밀폐 구조물은 상기 강화 밴드를 수납하도록 작동 가능하고,
    상기 시일은 상기 하우징과 상기 강화 밴드 사이에 생성되는 엔진 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 하우징의 조정 가능한 밀폐 구조물은 상기 강화 밴드를 수납하도록 작동 가능한 갭을 갖는 하나 이상의 홈을 포함하고,
    상기 하나 이상의 홈은 상기 갭의 일 측면 상에 배치된 제1 시트 및 상기 갭의 제2 측면 상에 배치된 제2 시트를 포함하고,
    상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 적어도 하나는 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 다른 하나를 향해 구동되어 상기 갭을 감소시킬 수 있고,
    상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 적어도 하나의 구동은 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트를 상기 강화 밴드에 대해 가압하는 엔진 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 적어도 하나는 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 다른 하나를 향해 구동되어 갭을 감소시키기 위해 액체를 수용하는 튜브를 포함하는 엔진 시스템.
  28. 엔진 시스템이며,
    하우징과,
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 외측 지로터 챔버를 적어도 부분적으로 형성하는 외측 지로터를 포함하고,
    상기 외측 지로터는 상기 외측 지로터와 함께 회전하는 하나 이상의 지로터 챔버 면 입구를 포함하고, 하나 이상의 지로터 챔버 면 입구 포트는 상기 외측 지로터 챔버 내로의 유체의 흡입 중에 개방되고, 상기 외측 지로터 챔버로부터의 유체의 배출 중에 폐쇄되는 엔진 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 지로터 챔버 면 입구 포트는 상기 외측 지로터 챔버 내로의 유체의 흡입 중에 상기 하우징의 면 입구 포트 및 상기 외측 지로터 챔버와 유체 연통하고,
    상기 하나 이상의 지로터 챔버 면 입구 포트는 상기 외측 지로터 챔버로부터의 유체의 배출 중에 상기 하우징에 의해 일 측면 상에서 그리고 상기 내측 지로터에 의해 타 측면 상에서 차단되는 엔진 시스템.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치된 온도 조절기를 더 포함하고,
    상기 온도 조절기는 상기 하우징의 온도를 조절하도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 온도 조절기는 유체를 수용하도록 작동 가능한 하나 이상의 채널을 포함하는 엔진 시스템.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터와,
    상기 하우징과 상기 외측 지로터 또는 상기 내측 지로터 중 하나 사이의 시일을 더 포함하고,
    상기 온도 조절기는 상기 하우징을 상기 시일로부터 멀리 열 팽창시키도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  33. 제28항에 있어서,
    상기 외측 지로터 및 상기 내측 지로터는 서로에 대해 회전하고,
    상기 외측 지로터는 연마 가능한 선단을 포함하고,
    상기 내측 지로터는 상기 회전 중에 상기 연마 가능한 선단을 연마하는 엔진 시스템.
  34. 제28항에 있어서, 상기 하우징은 상기 외측 지로터 챔버 내의 압축 또는 팽창비를 조정하도록 작동될 수 있는 이동 가능한 슬라이더를 포함하는 엔진 시스템.
  35. 제28항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 더 포함하고,
    상기 하우징은 제1 측벽을 포함하고, 선단 출구 포트가 상기 제1 측벽 내에 형성되어, 유체가 상기 외측 지로터 챔버를 빠져나가도록 허용하고, 상기 선단 출구 포트는 상부 부분 및 바닥 부분을 포함하고, 시일이 상기 상부 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이에 생성되고, 시일이 상기 바닥 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이에 생성되고, 상기 상부 부분 및 상기 바닥 부분은 실질적으로 대칭인 엔진 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 상기 대칭인 상부 및 바닥 부분은 상기 상부 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 상기 시일 사이의 유체 누출 및 상기 바닥 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 상기 시일 사이의 유체 누출에 의해 생성된 압력을 균형잡도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  37. 제28항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터와,
    상기 하우징과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 시일을 더 포함하고,
    상기 엔진 시스템에 대한 열 기준이 상기 하우징과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 상기 시일과 실질적으로 동일한 평면 내에 있는 엔진 시스템.
  38. 제37항에 있어서, 상기 열 기준과 실질적으로 동일한 평면 내에 하나 이상의 베어링을 더 포함하는 엔진 시스템.
  39. 제38항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링은 상기 열 기준을 생성하는 엔진 시스템.
  40. 제39항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링은 축방향 이동에 저항함으로써 상기 열 기준을 생성하는 엔진 시스템.
  41. 제28항에 있어서, 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나의 일부와 상기 하우징의 일부 사이의 상호 작용이 저널 베어링을 생성하고, 상기 저널 베어링은 상기 하우징과 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나 사이에 갭을 포함하는 엔진 시스템.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나는 하나 이상의 슬롯에 의해 분리된 주연 부분들을 포함하고,
    주연 부분들의 중량은 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나가 회전할 때, 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나의 내측 주연부를 개방되도록 원심력으로 가압하여, 상기 갭 사이의 공간을 증가시키는 엔진 시스템.
  43. 제28항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 더 포함하고,
    동력이 상기 내측 지로터를 통해 상기 엔진 시스템으로 도입되는 엔진 시스템.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 동력은 회전 가능한 샤프트를 통해 도입되고,
    상기 내측 지로터는 상기 회전 가능한 샤프트에 고정되게 결합되는 엔진 시스템.
  45. 제28항에 있어서, 동력은 상기 외측 지로터를 통해 상기 엔진 시스템으로 도입되는 엔진 시스템.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 동력은 풀리 시스템을 통해 도입되고,
    상기 외측 지로터는 상기 풀리 시스템에 고정되게 결합되는 엔진 시스템.
  47. 제28항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터와,
    상기 내측 지로터 내에 내장된 모터를 더 포함하는 엔진 시스템.
  48. 제47항에 있어서,
    고정식 샤프트와,
    상기 고정식 샤프트 내에 배치되어 상기 모터에 결합된 모터 공급 라인을 더 포함하고,
    상기 모터 공급 라인은 상기 모터를 가동하도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  49. 제47항에 있어서, 상기 모터는 전기 모터인 엔진 시스템.
  50. 제28항에 있어서,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 더 포함하고,
    상기 외측 지로터 또는 상기 내측 지로터 중 하나의 적어도 일부는 저마찰 재료를 포함하는 엔진 시스템.
  51. 제50항에 있어서, 상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 더 포함하는 시스템.
  52. 제50항에 있어서, 상기 저마찰 재료는 중합체, 그래파이트, 및 오일 함침된 소결 청동 중 하나를 포함하는 시스템.
  53. 제50항에 있어서, 상기 저마찰 재료는 베스코나이트를 포함하는 시스템.
  54. 제28항에 있어서,
    상기 하우징의 벽 내에 배치된 조정 가능한 밀폐 구조물을 더 포함하고,
    상기 조정 가능한 밀폐 구조물은 상기 하우징과 상기 외측 지로터 사이의 시일을 조정 가능하게 생성하도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  55. 제54항에 있어서,
    상기 외측 지로터는 하나 이상의 강화 밴드를 포함하고,
    상기 조정 가능한 밀폐 구조물은 상기 강화 밴드를 수납하도록 작동 가능하고,
    상기 시일은 상기 하우징과 상기 강화 밴드 사이에 생성되는 엔진 시스템.
  56. 제55항에 있어서,
    상기 하우징의 조정 가능한 밀폐 구조물은 상기 강화 밴드를 수납하도록 작동 가능한 갭을 갖는 하나 이상의 홈을 포함하고,
    상기 하나 이상의 홈은 상기 갭의 일 측면 상에 배치된 제1 시트 및 상기 갭의 제2 측면 상에 배치된 제2 시트를 포함하고,
    상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 적어도 하나는 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 다른 하나를 향해 구동되어 상기 갭을 감소시킬 수 있고,
    상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 적어도 하나의 구동은 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트를 상기 강화 밴드에 대해 가압하는 엔진 시스템.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 적어도 하나는 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 다른 하나를 향해 구동되어 상기 갭을 감소시키기 위해 액체를 수용하는 튜브를 포함하는 엔진 시스템.
  58. 엔진 시스템이며,
    하우징과,
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 외측 지로터 챔버를 적어도 부분적으로 형성하고, 연마 가능한 선단을 포함하는 외측 지로터와,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 포함하고,
    상기 외측 지로터 및 상기 내측 지로터는 서로에 대해 회전하고, 상기 내측 지로터는 상기 회전 중에 상기 연마 가능한 선단을 연마하는 엔진 시스템.
  59. 제58항에 있어서, 상기 하우징은 상기 외측 지로터 챔버 내의 압축 또는 팽창비를 조정하도록 작동될 수 있는 이동 가능한 슬라이더를 포함하는 엔진 시스템.
  60. 제58항에 있어서,
    상기 하우징은 제1 측벽을 포함하고,
    선단 출구 포트가 상기 제1 측벽 내에 형성되어, 유체가 상기 외측 지로터 챔버를 빠져나가도록 허용하고,
    선단 출구 포트는 상부 부분 및 바닥 부분을 포함하고,
    시일이 상기 상부 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이에 생성되고,
    시일이 상기 바닥 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이에 생성되고,
    상기 상부 부분 및 상기 바닥 부분은 실질적으로 대칭인 엔진 시스템.
  61. 제60항에 있어서, 상기 대칭인 상부 및 바닥 부분은 상기 상부 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 상기 시일 사이의 유체 누출 및 상기 바닥 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 상기 시일 사이의 유체 누출에 의해 생성된 압력을 균형잡도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  62. 제58항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 시일을 더 포함하고,
    상기 엔진 시스템에 대한 열 기준이 상기 하우징과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 상기 시일과 실질적으로 동일한 평면 내에 있는 엔진 시스템.
  63. 제62항에 있어서, 상기 열 기준과 실질적으로 동일한 평면 내에 하나 이상의 베어링을 더 포함하는 엔진 시스템.
  64. 제63항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링은 상기 열 기준을 생성하는 엔진 시스템.
  65. 제64항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링은 축방향 이동에 저항함으로써 상기 열 기준을 생성하는 엔진 시스템.
  66. 제58항에 있어서, 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나의 일부와 상기 하우징의 일부 사이의 상호 작용이 저널 베어링을 생성하고, 상기 저널 베어링은 상기 하우징과 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나 사이에 갭을 포함하는 엔진 시스템.
  67. 제66항에 있어서,
    상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나는 하나 이상의 슬롯에 의해 분리된 주연 부분들을 포함하고,
    상기 주연 부분들의 중량은 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나가 회전할 때, 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나의 내측 주연부를 개방되도록 원심력으로 가압하여, 상기 갭 사이의 공간을 증가시키는 엔진 시스템.
  68. 제58항에 있어서, 동력이 상기 내측 지로터를 통해 상기 엔진 시스템으로 도입되는 엔진 시스템.
  69. 제68항에 있어서,
    상기 동력은 회전 가능한 샤프트를 통해 도입되고,
    상기 내측 지로터는 상기 회전 가능한 샤프트에 고정되게 결합되는 엔진 시스템.
  70. 제58항에 있어서, 동력은 상기 외측 지로터를 통해 상기 엔진 시스템으로 도입되는 엔진 시스템.
  71. 제70항에 있어서,
    상기 동력은 풀리 시스템을 통해 도입되고,
    상기 외측 지로터는 상기 풀리 시스템에 고정되게 결합되는 엔진 시스템.
  72. 제58항에 있어서,
    동력은 상기 내측 지로터 내에 내장된 모터를 통해 상기 엔진 시스템으로 도입되는 엔진 시스템.
  73. 제72항에 있어서,
    고정식 샤프트와,
    상기 고정식 샤프트 내에 배치되어 상기 모터에 결합된 모터 공급 라인을 더 포함하고,
    상기 모터 공급 라인은 상기 모터를 가동하도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  74. 제72항에 있어서, 상기 모터는 전기 모터인 엔진 시스템.
  75. 제58항에 있어서, 상기 외측 지로터 또는 상기 내측 지로터 중 하나의 적어도 일부는 저마찰 재료를 포함하는 엔진 시스템.
  76. 제75항에 있어서, 상기 저마찰 재료는 중합체, 그래파이트, 및 오일 함침된 소결 청동 중 하나를 포함하는 시스템.
  77. 제75항에 있어서, 상기 저마찰 재료는 베스코나이트를 포함하는 시스템.
  78. 제58항에 있어서,
    상기 하우징의 벽 내에 배치된 조정 가능한 밀폐 구조물을 더 포함하고,
    상기 조정 가능한 밀폐 구조물은 상기 하우징과 상기 외측 지로터 사이의 시일을 조정 가능하게 생성하도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  79. 제78항에 있어서,
    상기 외측 지로터는 하나 이상의 강화 밴드를 포함하고,
    상기 조정 가능한 밀폐 구조물은 상기 강화 밴드를 수납하도록 작동 가능하고,
    상기 시일은 상기 하우징과 상기 강화 밴드 사이에 생성되는 엔진 시스템.
  80. 제79항에 있어서,
    상기 하우징의 조정 가능한 밀폐 구조물은 상기 강화 밴드를 수납하도록 작동 가능한 갭을 갖는 하나 이상의 홈을 포함하고,
    상기 하나 이상의 홈은 상기 갭의 일 측면 상에 배치된 제1 시트 및 상기 갭의 제2 측면 상에 배치된 제2 시트를 포함하고,
    상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 적어도 하나는 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 다른 하나를 향해 구동되어 상기 갭을 감소시킬 수 있고,
    상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 적어도 하나의 구동은 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트를 상기 강화 밴드에 대해 가압하는 엔진 시스템.
  81. 제80항에 있어서,
    상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 적어도 하나는 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 다른 하나를 향해 구동되어 상기 갭을 감소시키기 위해 액체를 수용하는 튜브를 포함하는 엔진 시스템.
  82. 엔진 시스템이며,
    벽을 갖는 하우징과,
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치된 외측 지로터와,
    벽 내에 배치된 조정 가능한 밀폐 구조물을 포함하고,
    상기 조정 가능한 밀폐 구조물은 상기 하우징과 상기 외측 지로터 사이의 시일을 조정 가능하게 생성하도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  83. 제82항에 있어서,
    상기 외측 지로터는 적어도 하나의 강화 밴드를 포함하고,
    상기 조정 가능한 밀폐 구조물은 상기 강화 밴드를 수납하도록 작동 가능하고,
    상기 시일은 하우징과 강화 밴드 사이에 생성되는 엔진 시스템.
  84. 제83항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 조정 가능한 밀폐 구조물은 상기 강화 밴드를 수납하도록 작동 가능한 갭을 갖는 하나 이상의 홈을 포함하고,
    상기 하나 이상의 홈은 상기 갭의 일 측면 상에 배치된 제1 시트 및 상기 갭의 제2 측면 상에 배치된 제2 시트를 포함하고,
    상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 적어도 하나는 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 다른 하나를 향해 구동되어 상기 갭을 감소시킬 수 있고,
    상기 제1 시트 및 상기 제2 시트 중 적어도 하나의 구동은 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트를 상기 강화 밴드에 대해 가압하는 엔진 시스템.
  85. 엔진 시스템이며,
    하우징과,
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 외측 지로터 챔버를 적어도 부분적으로 형성하는 외측 지로터와,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터와,
    상기 내측 지로터 내에 내장된 모터를 포함하는 엔진 시스템.
  86. 제85항에 있어서,
    고정식 샤프트와,
    상기 고정식 샤프트 내에 배치되어 상기 모터에 결합된 모터 공급 라인을 더 포함하고,
    상기 모터 공급 라인은 상기 모터를 가동하도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  87. 제85항에 있어서, 상기 모터는 전기 모터인 엔진 시스템.
  88. 엔진 시스템이며,
    하우징과,
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 외측 지로터 챔버를 적어도 부분적으로 형성하는 외측 지로터와,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 포함하고,
    상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나의 일부와 상기 하우징의 일부 사이의 상호 작용이 저널 베어링을 생성하고, 상기 저널 베어링은 상기 하우징과 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나 사이에 갭을 포함하는 엔진 시스템.
  89. 제88항에 있어서,
    상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나는 하나 이상의 슬롯에 의해 분리된 주연 부분들을 포함하고,
    상기 주연 부분들의 중량은 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나가 회전할 때, 상기 내측 지로터 및 상기 외측 지로터 중 하나의 내측 주연부를 개방되도록 원심력으로 가압하여, 상기 갭 사이의 공간을 증가시키는 엔진 시스템.
  90. 엔진 시스템이며,
    하우징과,
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 외측 지로터 챔버를 적어도 부분적으로 형성하는 외측 지로터와,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터와,
    상기 하우징과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 시일을 포함하고,
    상기 엔진 시스템에 대한 열 기준이 상기 하우징과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 상기 시일과 실질적으로 동일한 평면 내에 있는 엔진 시스템.
  91. 제90항에 있어서, 상기 열 기준과 실질적으로 동일한 평면 내에 하나 이상의 베어링을 더 포함하는 엔진 시스템.
  92. 제91항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링은 상기 열 기준을 생성하는 엔진 시스템.
  93. 제92항에 있어서, 상기 하나 이상의 베어링은 축방향 이동에 저항함으로써 상기 열 기준을 생성하는 엔진 시스템.
  94. 엔진 시스템이며,
    제1 측벽, 제2 측벽, 제1 단부 벽, 및 제2 단부 벽을 갖는 하우징과,
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 외측 지로터 챔버를 적어도 부분적으로 형성하는 외측 지로터와,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터와,
    상기 제1 측벽 내에 형성되어, 유체가 상기 외측 지로터 챔버로 진입하도록 허용하는 선단 입구 포트와,
    상기 제2 측벽 내에 형성되어, 유체가 상기 외측 지로터 챔버를 빠져나가도록 허용하는 선단 출구 포트를 포함하고,
    상기 선단 출구 포트는 상부 부분 및 바닥 부분을 포함하고,
    시일이 상기 상부 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이에 생성되고,
    시일이 상기 바닥 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이에 생성되고,
    상기 상부 부분 및 상기 바닥 부분은 실질적으로 대칭인 엔진 시스템.
  95. 제94항에 있어서, 상기 대칭인 상부 및 바닥 부분은 상기 상부 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 상기 시일 사이의 유체 누출 및 상기 바닥 부분과 상기 내측 지로터 또는 상기 외측 지로터 중 하나 사이의 상기 시일 사이의 유체 누출에 의해 생성된 압력을 균형잡도록 작동 가능한 엔진 시스템.
  96. 엔진 시스템이며,
    하우징과,
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 외측 지로터 챔버를 적어도 부분적으로 형성하는 외측 지로터와,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 포함하고,
    상기 하우징은 상기 외측 지로터 챔버 내의 압축 또는 팽창비를 조정하도록 작동될 수 있는 이동 가능한 슬라이더를 포함하는 엔진 시스템.
  97. 엔진 시스템이며,
    하우징과,
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 외측 지로터 챔버를 적어도 부분적으로 형성하는 외측 지로터와,
    상기 외측 지로터 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 내측 지로터를 포함하고,
    상기 하우징은 상기 외측 지로터 챔버 내의 압축 또는 팽창비를 조정하도록 작동될 수 있는 이동 가능한 슬라이더를 포함하고, 상기 외측 지로터 또는 상기 내측 지로터 중 하나의 적어도 일부는 저마찰 재료를 포함하는 엔진 시스템.
  98. 제97항에 있어서, 상기 저마찰 재료는 중합체, 그래파이트, 및 오일 함침된 소결 청동 중 하나를 포함하는 시스템.
  99. 제97항에 있어서, 상기 저마찰 재료는 베스코나이트를 포함하는 시스템.
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